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건강 세포의 에너지 발전소 ‘미토콘드리아’ 베일을 벗다
메디컬투데이 김소희 기자
입력일 : 2013-02-01 11:55:16
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살아있는 세포 단백질체 분석 통한 질병 진단 가능성 열어
[메디컬투데이 김소희 기자]

한국인 과학자가 살아있는 세포의 단백질체를 분석하는 생명공학기술을 세계 최초로 개발해 495가지의 미토콘드리아 기질단백질체 분석에 새로운 전기를 마련했다.


울산과학기술대(UNIST)는 지난달 31일 미국 MIT 화학과 앨리스 팅 교수가 주도하고 UNIST 나노생명화학공학부 이현우 교수가 참여한 연구팀이 독창적으로 개발한 초미세공간 단백질체 맵핑기술을 이용해 세계 최초로 살아있는 세포의 미토콘드리아 기질단백질체를 확인했다고 밝혔다.

미토콘드리아 기질은 내막으로 둘러싸인 공간으로 아미노산 합성, ATP 합성 등 생명에너지 발생을 하는 기관이다. 그리고 이곳에 존재하는 수백 가지의 단백질들을 기질단백질체라고 한다.

이러한 미토콘드리아의 구조와 기능에 이상이 발생하면 비만, 심혈관질환, 지방간 그리고 심장질환 등을 초래해 당뇨병과 대사질환, 암, 노화, 퇴행성 신경질환(파킨슨병, 노인성 치매)이 나타난다.



그러나 다른 세포소기관 단백질들에 의한 오염 가능성이 높고 연구 자체가 복잡해 미토콘드리아의 기질만을 분리해내지 못했다. 아울러 아직 얼마나 다양한 단백질들이 그곳에 존재하는지 알려지지 않은 상태였다.

이런 가운데 앨리스 팅 교수 연구팀은 살아있는 사람의 배양세포에서 특정 시간 내에 페놀라디칼을 발생시킬 수 있는 퍼옥시데이스를 이용해 사람의 미토콘드리아 기질단백질체를 규명했다. 즉 세포 내 소기관 중 핵심인 미토콘드리아 내에 지금까지 알려지지 않았던 270여 개의 미토콘드리아 기질단백질이 새롭게 확인한 것.

특히 연구팀은 기존에 생물학자들이 미토콘드리아 기질 내부에 존재할 것으로 생각하지 못했던 PPOX라는 효소를 발견했다. 이 효소는 헤모글로빈의 산소 결합 역할을 담당하는 헴의 전구물질을 수송하는 단백질이다.

이번 연구는 기존의 수백 그램 이상의 샘플이 필요하던 방법과 달리 단 8mg의 사람 배양세포의 세포질을 이용해 이룩한 결과로써 앞으로 환자에서 얻은 미량의 조직에 포함된 미토콘드리아의 단백질체를 분석해 진단할 수 있게 된다.

또한 이 연구에 사용된 초미세공간의 단백질체 맵핑기술은 미토콘드리아 기질 공간 이외의 세포의 다양한 세포소기관에 적용될 수 있는 범용적인 기술 특이성을 갖고 있다. 따라서 세포의 다양한 세포소기관 단백질체 맵핑에 일반적으로 적용될 수 있는 매우 큰 기술파급력을 갖고 있다.

이현우 교수는 “앞으로 이 논문에서 밝혀진 270여 개의 새로운 미토콘드리아 기질단백질이 미토콘드리아 생물학의 깊이를 더할 것으로 믿으며 앞으로 본 연구에서 이용한 초미세공간 단백질체 맵핑기술이 세포소기관 단백질체 분석에 기반을 둔 질병진단의 가능성을 열 수 있다”고 말했다.


수원수
한편 이번 연구 결과는 사이언스에 실리기 전에 중요 논문을 선정해 미리 소개하는 온라인 논문 속보 ‘사이언스 익스프레스’ 1월31일 자에 발표했다.  
메디컬투데이 김소희 기자(kimsh333@mdtoday.co.kr)



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