암세포의 이동과 신경세포 활성화 등 다양한 세포 기능에 관여하는 신호전달 스위치 단백질의 변화무쌍한 과정을 실시간으로 볼 수 있는 길이 열렸다.

기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 허원도 교수 연구팀(KAIST 생명과학과)은 신호전달 스위치단백질의 활성을 모니터링하는 바이오센서를 개발하고 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화를 관찰하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈에?14일 온라인에 게재됐다.

연구팀이 그간 연구 노하우를 바탕으로 개발한 새로운 바이오센서는 small GTPase 활성의 모든 변화 과정을 실시간으로 볼 수 있는 도구다. 연구팀은 단백질 공학 기술로 5가지 종류의 small GTPase 단백질의 바이오센서를 개발하고 두 가지 파장에서 관찰이 가능한 바이오센서를 개발, 이를 동시에 분석했다.

연구팀은 유방암 전이 암세포에 바이오센서를 발현시키고 광유전학 기술로 암세포 이동 방향을 조절하자 small GTPase 단백질이 활성화됨을 확인했다. 이 과정에서 암세포의 이동 방향이 변할 때, 세포 내 small GTPase가 이리저리 움직이며 활성화하는 모습을 실시간 이미징했다.

IBS 연구진은 미국 막스 플랑크 플로리다 연구소의 권형배 박사 연구팀과 공동연구를 진행했다. 공 위를 달리는 실험으로 깨어있는 생쥐인 실험군과 마취된 대조군의 뇌 영역의 운동 피질의 신경세포에서의 small GTPase단백질의 활성을 비교했다.

개발된 바이오센서는 실험쥐의 운동행동과 같은 생리학적 현상에 지장을 주지 않는 자연스러운 상태에서 뇌 영역을 바로 실시간으로 관찰할 수 있어 뇌 관련 연구에도 다양하게 적용될 수 있다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com