[표지로 읽는 과학] 빛으로 나노미터급 미세소관 움직인다

2019.08.11 07:30
네이처 제공
네이처 제공

국제학술지 ‘네이처’는 빛을 받고 있는 미세소관의 모습을 7일 표지로 실었다. 식물 혹은 동물 세포 내에 존재하는 기관인 미세소관은 세포골격을 형성하는 세 종류의 섬유 중 하나이다. 세포의 골격유지, 이동, 세포 내 물질 이동에 관여한다. 약 25나노미터(nm, 10억분의 1미터)의 지름에 200나노미터~25마이크로미터(μm, 100만분의 1미터) 길이의 원통 형태로 이뤄졌다. 인간의 머리카락보다 약 1000배 얇은 수준이다. 


표지 속 오렌지색의 동그란 물체가 모터 역할을 하며 미세소관을 움직인다. 이 동그란 물체의 정체는 모터단백질이다. 모터단백질은 단백질 섬유 및 고분자 분자를 따라 스스로 추진하는 단백질로 거의 모든 진핵 세포에는 수십 개의 서로 다른 모터단백질이 존재한다. 근육수축, 세포분열을 일으키는 세포골격잔섬유의 움직임도 돕는다. 


맷 탐슨 미국 캘리포니아대 공대 생명공학과 교수 연구팀은 이 모터단백질과 미세소관의 움직임을 빛을 이용해 조절하는 기술을 개발해 이번주 네이처에 발표했다. 연구팀은 모터단백질을 식물에서 발견되는 빛 활성화 단백질에 연결했다. 이를 통해 빛을 비출 때만 모터단백질이 움직이도록 했다,


그 결과 모터단백질은 빛이 있을 경우에만 움직이는 것으로 나타났다. 또 조사하는 빛의 패턴 및 강도에 따라 모터단백질의 움직임도 달라지는 것으로 확인됐다. 제1저자로 연구에 참여한 타일러 로스 박사과정생은 “미세소관과 모터단백질처럼 세밀한 구조와 유체를 조절하는 것은 매우 어렵다”며 “빛을 기반으로 한 조절 시스템을 통해 미세소관과 모터단백질을 움직일 수 있다”고 설명했다. 


탐슨 교수는 “이번 연구는 연구 생활을 하며 한 협업 중 가장 훌륭한 것”이라며 “DNA 나노 기술 분야와 화학 공학 및 유체 역학 분야의 사람들에게 많은 피드백을 받아 이런 연구성과를 낼 수 있었다”고 말했다.
 

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