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| 7일 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 연구진이 밝힌 살아있는 세포 내 엔도솜 이동경로.(사진제공=IBS) |
기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 연구진이 세포 내 물질 이동에 대한 연구에서 동물들의 먹이탐색 과정에서 보이는 ‘레비 워크(Levy walk)’라는 이동 패턴이 존재한다는 사실을 밝혔다.
IBS에따르면 레비 워크는 프랑스의 수학자 폴 레비(Paul Levy)의 이름에서 유래된 용어로 상어, 꿀벌, 해파리, 인간에 이르기까지 동물들이 한 지역에서 불규칙하고 빈번하게 방향을 전환하며 움직이다가, 때때로 먼 거리를 이동해 먹이를 찾는 등 무작위적이고 불규칙적인 행동 패턴이나 현상을 말한다.
기존 밝혀진 레비 워크 패턴은 동물의 지능이 전제됐던 데 반해, 이번 연구에서는 지능이 없는 분자 단위의 물질 이동과정에서 마치 지능이 있는 것처럼 효율적으로 목적지를 탐색하고 전달하는 패턴이 발견돼 의미가 있다.
연구진은 세포 내 물질이 정교하게 최종 목적지까지 운반되는 원리에 관심을 가졌다고 밝혔다.
세포 내 물질은 분자 모터(molecular motors)에 의해 운반되는데, 분자 모터는 세포 기능 유지에 필요한 다양한 동작(세포분열, 세포 내 수송, 세포운동 등)을 조절하는 단백질을 총칭한다.
분자 모터는 세포 내부에 도로망처럼 뻗어있는 미세소관(microtubules)을 따라 이온, 당, 아미노산 등의 물질을 특정 장소로 운반한다.
미세소관은 속이 빈 원통모양을 한 단백질 섬유의 일종으로 세포 골격을 일정하게 유지시키고 세포 이동에 관여한다고 소개했다.
연구진은 분자 모터들의 움직임을 관찰한 결과 물질 전달을 위해 여기 저기 목적지를 찾아 무작위로 주위를 자세히 살펴보다가 때때로 먼 거리를 이동하는 패턴이 있음을 확인했다.
이와 같은 레비 워크 패턴은 이동 방향에 대한 경향성 때문인 것으로 밝혀졌다.
가까운 곳을 이동하고 탐색할 때는 자주 방향을 바꾸는 반면, 먼 거리에 도달해야할 목표가 있을 때 그 방향을 향해 이동을 지속하고자 하는 경향성이 있다는 것.
연구의 핵심은 배달부 역할을 하는 분자 모터가 화물을 전달할 때, 특별한 기억이나 지능이 없음에도 정해진 목적지를 효과적으로 찾고, 배송을 마무리 하는 패턴을 발견한 데 있다.
특히 레비 워크의 패턴을 인공적으로도 재현할 수 있다는 점에서 효율적인 경로를 탐색하고 목표에 접근하는 새로운 메커니즘으로서 다양한 응용을 기대하게 한다.
