소낭 이용하지 않는 세포내 물질 교환 경로 세계 최초 규명

세포는 미토콘드리아, 핵, 소포체, 리소좀 등의 작은 소기관으로 구성되어 있다. 지금까지는 이 소기관들 사이에서 단백질과 같은 물질이 이동할 때, 일종의 보자기인 소낭에 담겨 전달된다고 알려져 있었다.

미래창조과학부 기초연구지원사업(개인연구, 집단연구)을 수행한 이창욱 교수(울산과학기술원)·전영수 교수(광주과학기술원) 공동 연구팀은 고등 생명체를 구성하는 진핵세포에서 일어나는 새로운 물질 교환 경로와 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 7일 발표했다. 연구팀은 핵과 리소좀을 직접 연결하는 막접촉점의 상호작용을 통해 소낭 없이 물질이 이동하는 경로를 3차원의 입체적인 구조로 처음으로 제시했다.



세포 소기관들이 직접 서로 물리적으로 접촉해 막접촉면을 형성하고 이를 통해 다양한 물질이 교환될 수 있다는 사실이 최근 연구를 통해 알려졌으나, 이러한 과정을 매개하는 단백질들의 정체와 작동 메커니즘은 여전히 미지의 영역으로 남아 있었다. 연구팀은 효모를 연구 모델로 이용, 핵과 리소좀 간의 막접촉점을 형성하는 단백질 복합체의 3차원 구조를 규명하였다. 연구팀은 새롭게 규명된 단백질 복합체의 3차원 구조를 바탕으로 핵과 리소좀 간의 막접촉점 형성에 중요하게 작용하는 아미노산 상호 작용을 분석하였다. 효모 세포에서 이 아미노산을 돌연변이 시켰을 때, 두 소기관을 연결하는 막접촉점이 사라지고, 핵과 리소좀 간의 물질 이동이 억제되는 것을 보였다. 이를 통해 막 접촉점에서 생명활동을 처음으로 증명하였다.

이창욱·전영수 교수는 “이 연구를 통해 고등 생명체를 구성하는 진핵세포의 세포 소기관 간 막접촉점을 형성하는 단백질 복합체의 구조와 작동 메커니즘을 최초로 밝혀졌다”라며 “생명의 기원에 대한 이해, 세포 내 물질 이동의 결함에 의해 야기되는 질병 치료법 개발에 새로운 이론적 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 의의를 설명했다.