사진=고려대

고려대학교 기계공학부 겸 KU-KIST 융합대학원 정석 교수 연구팀이 빛을 이용해 세포의 죽음을 조절하는 새로운 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 성과는 국제 학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’ 온라인에 지난달 26일 게재됐다.

연구팀은 세포 사멸을 유도하는 핵심 단백질인 BAX의 작동 방식을 빛으로 제어하는데 성공했다. 광유전학 기법을 활용해 BAX의 기능을 억제함으로써, 불필요한 세포 사멸을 막고 세포 생존을 유지할 수 있음을 실험적으로 입증했다고 설명했다.

이를 위해 연구팀은 파란 빛에 반응하는 단백질 CRY2에 BAX 단백질을 결합하고, CRY2와 빛에 의해 결합하는 단백질 CIB1에는 미토콘드리아 외막 단백질인 TOMM20을 더했다. 이런 구조를 통해 빛을 비추는 것만으로 BAX 단백질이 미토콘드리아로 이동하는 과정을 정밀하게 제어하는 시스템을 구현했다.

연구팀이 새롭게 설계한 단백질 ‘DBT(deterring-BAX(DBAX)-TOMM20 복합체)’를 적용한 결과 BAX가 여러 개로 뭉쳐 미토콘드리아 외막에 구멍을 만드는 과정이 효과적으로 억제됐다. 이에 따라 미토콘드리아의 구조가 안정적으로 유지되고 세포 생존율이 크게 향상됐다. 기존 단백질을 적용한 경우에는 세포 사멸이 빠르게 진행돼 뚜렷한 차이가 관찰됐다.

정석 교수는 “세포 사멸은 생명 유지에 필수적인 과정이지만 특정 질환에서는 과도하게 진행돼 문제가 된다”며 “이번에 개발한 광유전학적 BAX 조절 기술은 불필요한 세포 사멸을 억제하는 새로운 플랫폼으로 향후 다양한 퇴행성 질환 치료의 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.