체내에서 발생하는 물리적 자극에 의한 세포의 반응 메카니즘 규명    

•  KU-KIST융합대학원 김동휘 교수 연구팀 (Applied Mechanobiology Group)은 체내에서 발생하는 물리적 자극에 대한 세포핵의 변형을 관찰하여 자극에 대한 인체의 반응 메카니즘을 단일 세포 수준에서 규명하였다고 밝혔다.
   연구팀은 심장 박동, 체액의 흐름, 피부의 인장과 같이 체내에 자연적으로 발생하는 물리적인 자극을 모사하기 위해 고분자 박막을 일정한 주기로 인장 (stretching)시킬 수 있는 장치를 개발하여 녹색 형광 (GFP, Green fluorescence protein) - 라민(lamin A/C) 단백질을 발현시킨 살아 있는 세포에 직접적인 자극을 가하는 동시에 공초점 레이저 주사 현미경 (CLSM, Confocal laser scanning microscope)과 3차원 이미지 재구성 (3D image reconstruction) 기술을 활용하여 세포의 변화를 실시간 모니터링하였다.
   이를 통해 세포 내부의 세포골격 (cytoskeleton)과 세포핵의 3차원 구조가 물리적 자극에 의해 서서히 변형되어가는 원리를 규명하였고, 특히 인간 세포의 핵막에 존재하는 라민 단백질 (lamin A/C)의 결손이 세포핵에 더 큰 손상을 가함을 실험적으로 증명했다.
   이번 연구 성과는 김동휘 교수 연구팀이 최근 학계에 보고한 “세포핵 내부에 작용하는 힘들에 의한 세포핵의 변화”에 대한 수학 모델을 더욱 발전시킨 결과로 연구팀은 제시한 이론을 실험적으로 증명해 냈다고 밝혔다. 본 결과는 암을 비롯한 노화, 퇴행성 유전 질환 연구에 있어 병의 발병과 진행 정도에 따른 세포 내부 소기관들 간의 역학 관계를 재정의했을 뿐만 아니라 새로운 치료 전략을 수립하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
   본 연구 결과는 한국연구재단 신진연구지원사업, 고려대학교 미래창의연구사업, KU-KIST융합대학원의 지원을 받아 수행하였으며, 세계적 권위를 자랑하는 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지 최신호에 등재됐다
   

  논문정보는 아래와 같다.

  - 논문명 : Nuclear lamin A/C harnesses the perinuclear apical actin cables to protect nuclear morphology

  - 저자정보: 김정기 (제1저자, 고려대학교), Arghavan Louhghalam (MIT), 이건희 (고려대학교), Benjamin Schafer (Johns Hopkins U.), Denis Wirtz (Johns Hopkins U.), 김동휘 (교신저자, 고려대학교)