몸 속 태양광발전소 작동 원리, 알아냈다!

2016.12.25 18:00

 

박테리오로돕신의 그래픽 이미지. - 위키미디어 제공
박테리오로돕신의 그래픽 이미지. - 위키미디어 제공

우리 몸 속 태양광 발전소인 박테리오로돕신의 작동 경로가 밝혀졌다.

 

송창용 포항공대 물리학과 교수 팀은 일본 이화학연구소(RIKEN), 교토대 등과 공동연구를 통해 10억 분의 1초의 찰나의 순간에 벌어지는 박테리오로돕신의 작동 과정을 실시간 관찰하는 데 성공했다. 연구 결과는 학술지 ‘사이언스’ 23일자에 실렸다.

 

박테리오로돕신은 세포막에 있는 단백질로, 빛 에너지를 화학에너지로 변환한다. 단백질 내부 ‘레티날’이라는 입자가 빛을 받으면 수소이온(H⁺)을 세포 밖으로 배출하는 과정을 통해 물질이나 신호를 전달한다.

 

박테리오로돕신 반응은 항상 세포막 안에서 밖으로 물질을 전달하는 방향으로 이뤄지지만 그 원인이 무엇인지 명확히 알려지지 않았다. 투과 레이저를 이용해 관찰하려 해도 구조가 쉽게 파괴돼 관찰이 어려웠다.

 

연구진은 일본의 4세대 방사광가속기 ‘사쿠라(SACLA)’로 궁금증을 해결했다. 사쿠라의 X선 자유전자는 기존 입자 가속기보다 수백만 배 밝은 빛을 내지만 파장이 짧아 표본을 그냥 통과하기 때문에 손상을 최소화할 수 있다.

 

연구진은 수 나노 초(ns·10억 분의 1초)에서 밀리 초(ms·1000분의 1초) 사이에 촬영한 13장의 사진으로 박테리오로돕신의 작동 기작을 규명했다. 빛을 받은 직후 박테리오로돕신은 내부에 아미노산을 형성하고, 이 공간을 수분으로 채운다. 그 후 아미노산과 함께 수소 이온이 세포 밖으로 이동하는 식이다.

 

아이와타 소 교토대 교수는 “현존하는 약물의 60%가 세포막 단백질을 타깃으로 삼기 때문에 박테리오로돕신의 동작 과정 규명은 향후 신약 개발에도 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

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