세포가 스스로 이동 방향을 결정하는 원리가 처음으로 밝혀졌습니다.

KAIST 생명과학과 허원도 교수와 바이오및뇌공학과 조광현 교수, 미국 존스홉킨스대 이갑상 교수 연구팀이 공동으로 세포가 외부 신호 없이도 스스로 이동 방향을 결정하는 자율주행 메커니즘을 세계 최초로 규명했습니다.

연구팀은 세포 안 단백질의 실제 움직임을 눈으로 직접 볼 수 있는 새로운 이미징 기술, INSPECT를 개발해 세포가 스스로 어느 방향으로 움직일지를 정하는 내부 프로그램의 원리를 밝혀냈습니다.

이 기술을 통해 세포가 이동하는 핵심 단백질인Rho 계열 단백질(Rac1, Cdc42, RhoA)의 작동 방식을 분석했습니다.

분석 결과, 어떤 단백질과 결합하느냐에 따라 세포가 직진할지, 방향을 바꿀지 결정 회로가 달라진다는 사실을 확인했습니다.

연구팀은 이 기술로 15종의 Rho 단백질과 19종의 결합 단백질, 총 285가지 조합을 분석해 그중 139쌍이 실제로 결합이 일어나는 것을 확인했습니다.

특히 Cdc42-FMNL 조합은 세포의 직진을, Rac1-ROCK 조합은 방향 전환을 제어하는 핵심 회로라는 사실을 찾아냈습니다.

연구팀이 세포의 방향을 조절하는 Rac1-ROCK 단백질의 Rac1 일부를 핸들 역할을 하는 ROCK와 결합하지 못하게 만들자 세포는 방향을 바꾸지 못하고 직진만 하는 것으로 나타났습니다.

반면, 정상 세포에서는 Rac1과 ROCK이 잘 결합해서 세포 앞부분에 '아크 스트레스 섬유(arc stress fiber)'라는 구조가 생기고, 이 섬유는 세포가 방향을 바꿀 때 직각에 가까운 방향 전환이 되도록 했습니다.

허원도 교수는 "이번 연구는 세포 이동이 단순한 무작위 운동이 아니라, 내부 단백질 회로가 정밀하게 제어하는 생명 프로그램이라는 사실을 보여준 것"이라며 "암 전이나 면역 질환 등 질병의 원인을 밝히고, 새로운 치료 전략을 세우는 단서가 될 것"이라고 밝혔습니다.

이번 연구 성과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 10월 31일 자에 실렸습니다.

TJB 대전방송