한국기초과학지원연구원(원장 신형식)은 정형섭 연구장비운영부 기술원이 참여한 공동연구팀이 세포 간 소통에 관여하는 '세포연접채널 단백질'의 고분해능 3차원 구조를 규명했다고 28일 밝혔다. 이번 공동연구에는 고려대, 성균관대, 한국뇌연구원이 참여했다.
세포 사이 신호전달이나 영양분 교환은 세포연접채널이라는 통로를 거친다. 세포연접채널은 커넥신이라는 단백질이 결합해 만들어진다.
사람에게는 커넥신 단백질이 총 21종 존재한다. 이 가운데 Cx26, Cx46/50 세포연접채널은 선행연구로 3차원 구조가 규명됐으나, 열린 상태 구조만 알 수 있었다. 통로가 열리고 닫히는 기작까지는 이해할 수 없었다.
공동연구팀은 '커넥신31.3' 단백질의 닫힌 상태 구조를 규명했다. 커넥신 단백질로 구성된 세포연접채널 개폐기작을 이해하고, 세포 내 물질이동과 세포 간 신호전달 과정에 대한 후속연구에 큰 도움이 될 전망이다.
특히 커넥신31.3 단백질은 21종 커넥신 단백질 중 유일하게 '반쪽채널'로 기능을 수행하는 단백질이다. 반쪽채널은 세포에서 만들어진 물질이 동일 세포나 주변 세포에 영향을 주는 호르몬 작용과 관련이 있다. 관련 분야 연구를 더욱 촉진할 것으로 기대된다.
이번 커넥신 단백질 구조 규명 연구에는 기초지원연 선도연구장비인 '초저온 투과전자현미경(Cryo-EM) 시스템'이 이용됐다. 초저온전자현미경 기법을 활용, 세계 상위 1%의 분해능에 해당하는 2.3옹스트롬(A) 분해능으로 단백질의 3차원 구조를 규명했다. 1A는 0.1나노미터(㎚)다.
초저온전자현미경 기법은 일반적인 전자현미경 분석으로 관찰이 불가능했던 단백질 등 생체시료의 구조 관찰을 위해 특별히 고안된 분석기술이다.
일반적인 전자현미경으로 생체 시료를 관찰하면 전자빔에 손상돼 관찰할 수 없었다. 시료를 급속 동결, 시편을 제작해 별도 염색이나 탈수과정 없이 생체물질의 분자구조를 분석할 수 있게 됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
