유용상-안동준 교수 연구팀
Journal of the American Chemical Society 표지 논문 선정돼

[베리타스알파=박원석 기자] 고려대는 KU-KIST융합대학원 유용상 교수와 안동준 교수 공동연구팀이 뇌세포에 존재한다고 알려진 콜레스테롤 함유 지질뗏목 도메인에서 물 분자가 투과하지 못함을 실험적으로 처음 관측하고 이론연구를 병행해 그 메커니즘을 규명했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학분야 최고 권위 학술지 Journal of the American Chemical Society (IF=16.383)에 11일 온라인 게재됨과 함께 표지 논문으로도 선정됐다.

이번 연구는 뇌세포에 다량 존재한다고 알려진 지질뗏목을 체외에서 구현함으로써 물 분자 투과도를 실험적으로 입증한 첫 사례이다. 콜레스테롤 고함량 도메인인 지질뗏목에서 물 분자의 이동 여부을 밝히기 위한 다양한 시도에도 불구하고 이를 실험적으로 증명하는 것은 지금까지 미지의 과제로 남겨져 왔다. 이는 콜레스테롤 고함량 지질뗏목이 세포막상에서 1000분의 1초 동안 생겼다가 사라지며 재차 발생한다 해도 머리카락 두께의 1만분의 1 두께로 형성되기 때문에 시간적 공간적 측면에서 관측이 어려운 난제였다.

연구팀은 우선 매우 짧은 시간, 국소적으로 발생하는 지질뗏목을 안정적으로 재현하는 기술을 발명해 이 지질뗏목을 마이크로미터 크기의 홀 구조체위에 도포했다. 이와 같이 새롭게 설계된 지질뗏목 지지형 플랫폼은 물 분자의 투과를 체외에서도 모사할 수 있도록 고안돼, 물 분자 교환이 활발한 경우에 세포막이 터지는 원리를 통해 지질뗏목에서의 물 분자 불투과 정도를 분석할 수 있었다. 더 나아가, 분자동역학 시뮬레이션 분석을 통해 콜레스테롤이 많은 지질뗏목 영역에서 물 분자의 투과도가 상대적으로 낮아지는 과정과 그 원인을 추적 분석했고 물 분자 교환이 활발할 경우 세포막이 파괴되는 과정을 밝히는 데 성공했다. 치매, 광우병, 당뇨병 등의 발병성 부착 단백질들이 지질뗏목에서 퇴적된다는 사실을 고려했을 때, 이번 연구를 통해 규명된 물 분자 불투과성에 대한 메커니즘은 향후 발병인자들과 지질뗏목간의 상호작용 분석에 폭넓게 적용될 것으로 기대된다.

2012년 고려대는 한국과학기술연구원(KIST)과 함께 KU-KIST융합대학원을 설립하고 양 기관의 핵심 인력이 학연교수 형태로 참여해 국가과학기술을 선도할 핵심기술 공동연구를 수행하고 융합형 명품인재를 양성하는 새로운 교육/연구모델을 선보인 바 있다. 유용상, 안동준 교수의 이번 공동연구 성과도 양 기관의 협력으로 이뤄낸 결과다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 지원하는 중견연구사업과 미래소재디스커버리사업, KIST 주요사업/KU-KIST 사업의 지원을 받아 수행됐다.
 
베리타스알파, 박원석 기자, http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=436764