 |
| 신호전달 스위치단백질의 활성을 모니터링하는 새로운‘바이오센서’를 개발하고 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화를 관찰한 허원도 교수팀 등 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.353)에 1월 14일 게재됐다.(자료제공=카이스트 허원도 교수 연구팀) |
기초과학연구원(IBS)은 인지 및 사회성 연구단 허원도 교수 연구팀(KAIST 생명과학과)이 미국 연구팀과 공동 진행해 신호전달 스위치단백질의 활성을 모니터링하는 새로운 ‘바이오센서’를 개발하고 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화를 관찰하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
일반적으로 세포의 신호전달 스위치 단백질은 스위치가 켜지면 기계가 작동하듯 활성화 여부로 세포의 기능을 제어한다.
이와 관련된 대표적인 신호전달 스위치 단백질인 ‘small GTPase’은 세포의 이동, 분열, 사멸과 유전자 발현 등에 관여해, 핵심 단백질인 small GTPase를 제어할 수 있다면 세포의 기능도 조절할 수 있어 많은 연구팀들이 연구주제로 삼고 있다.
이번 연구팀은 단백질 공학 기술로 5가지 종류의 ‘small GTPase’ 단백질의 바이오센서를 개발하고 두 가지 파장(488nm, 561nm)에서 관찰이 가능한 바이오센서를 개발, 이를 동시에 분석하는데 성공했다.
연구팀에 의해 개발한 바이오센서는 기존 바이오센서가 청색광을 활용하는 광유전학 기법의 파장과 겹치는 문제를 효과적으로 극복해 세포의 이동방향을 살피면서 동시에 공간적 기능도 분석할 수 있는 장점이 있다.
연구과정에서 유방암 전이 암세포에 바이오센서를 발현시키고, 광유전학 기술로 암세포 이동 방향을 조절하자 ‘small GTPase’ 단백질이 활성화됨을 확인했고, 이 과정에서 암세포의 이동 방향이 변할 때, 세포 내 small GTPase가 이리저리 움직이며 활성화하는 모습을 실시간 이미징을 하는데 성공했다.
또한 연구팀은 미국 막스 플랑크 플로리다 연구소(Max Plank Florida Institute)의 권형배 박사 연구팀과 공동연구를 진행해 공 위를 달리는 실험으로 깨어있는 생쥐인 실험군과 마취된 대조군의 뇌 영역의 운동 피질의 신경세포에서의 ‘small GTPase’ 단백질의 활성을 비교하는데 성공했다.
특히 이번 공동연구에서 살아있는 쥐에서 수 나노미터 단위의 신경세포 수상돌기 가시에서 실시간으로 변화하는 ‘small GTPase’ 단백질의 활성을 관찰한 것은 이번이 처음이다.
허원도 교수는 “이번 연구는 small GTPase 단백질을 생체 내에서 관찰하기 위한 기존의 바이오센서들의 기술적 한계를 극복하는데 성공했다”며, “청색 빛을 활용한 광유전학 기술과 동시에 적용할 수 있어 다양한 세포막 수용체와 관련된 광범위한 세포신호전달연구와 뇌인지 과학 연구에 접목이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
이 연구는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.353)에 1월 14일 게재됐다.
