미토콘드리아 3차원 영상 촬영 성공

국내 연구진이 미토콘드리아의 내부 구조를 3차원 X-선 영상으로 얻는데 성공했다.

광주과학기술원(GIST)의 노도영 교수(물리·광과학과), 태기융(신소재공학부) 교수 및 포항공과대학교 송창용(물리학과) 교수 연구진은 쥐의 배아세포에서 추출한 미토콘드리아의 내부 구조를 절단하지 않은 상태에서 60 나노미터(nm)의 고해상도로 촬영한 삼차원 X-선 CT 영상을 최초로 공개했다고 15일 발표했다.

연구진은 방사광가속기에서 발생하는 고휘도의 레이저 특성을 가진 X-선을 활용하여 나노미터 수준의 고 해상도를 구현하는 방법으로 세포내 소기관이나 단백질의 구조 등을 삼차원적으로 영상화했다.

연구진은 독립적으로 추출된 단일 미토콘드리아의 2차원 X-선 회절 무늬를 정확하게 측정한 후 수학적 알고리즘을 적용하여 고분해능의 2차원 영상을 얻었다. 그리고 미토콘드리아를 회전시키면서 여러 각도에서 획득한 2차원 영상으로 컴퓨터를 이용해 60 nm 해상도의 삼차원 영상을 재구성했다.



본 연구에서 획득된 삼차원 영상은 디지털 형대로 저장되어 있어서, 원하는 각도와 위치의 2차원 단면영상을 시각화 하는 것이 가능하다. 연구진은 60 nm 해상도의 삼차원 영상과 더불어 20 nm 이하 해상도의 이차원 영상을 구현하는 방법도 제시했다.

이번 연구의 책임자인 노도영 교수는 “앞으로 지속적인 분해능 개선 연구를 통해 생명 현상 등의 이해에 중요한 실마리를 제공할 고분해능 영상을 획득할 계획”이라고 말했다.

미래창조과학부의 선도연구센터사업(SRC) 사업에서 지원하는 ‘극미세 초고속 X-선과학 연구센터’ 에서 수행한 이번 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’의 지난 12일자 온라인 판에 게재됐다.

이 논문의 제 1 저자는 김윤희 박사과정생으로 박사학위 후 유럽공동체(EU)의 제 4세대방사광가속기 유로xFEL에서 박사후연수생으로 근무할 예정이다.