기초과학연구원(IBS)은 IBS 복잡계자기조립연구단(단장 김기문)과 이남기 포항공대 물리학과/시스템생명공학부 교수팀이 초분자 물질을 이용해 뇌의 신경전달 과정을 세계 최초로 관찰하는데 성공했다고 11일 밝혔다.
이는 그동안 신경전달 과정에서 중요한 역할로 추정된 신경전달 물질 분출 과정의 실제 동적인 변화를 분석한 첫 사례다.
뇌는 매우 정교하고 복잡하게 작동한다. 뇌 활동은 신경세포 간 다양한 상호작용으로 발생하며 이를 가능케 하는 것이 바로 신경전달이다.
지금까지 신경전달 물질을 주고받는 과정이 특정 단백질들에 의해 조절된다고 추정했을 뿐 어떤 원리로 신경전달 물질 과정이 일어나는지, 조절되는지 밝혀지지 않았다.
연구팀은 이를 타계하기 위해 강한 결합력을 갖는 초분자 물질인 '주인-손님 분자쌍'을 이용해 관찰가능한 시스템을 개발했다.
먼저 인공적으로 소포체를 만들었다. 그런 다음 초분자 주인-손님 분자쌍의 형광신호를 이용해 소포체의 막융합이 빠르게 열리고 닫히면서 신경전달물질의 분출과정이 조절되는 변화를 실시간으로 측정했다.
이를 통해 연구팀은 소포체의 막융합 과정을 단분자 수준에서 관찰할 수 있었다고 설명했다.
김기문 IBS 연구단장은 "이번 연구성과는 뇌 신경전달 메커니즘을 규명하고 세포의 물질 수송 시스템을 이해하는데 많은 도움이 될 뿐 아니라 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환이나 신경질환 관련 치료법 개발에 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 화학 분야 권위지인 '미국화학회지((Journal of the American Chemical Society) 7월 10일자에 실렸다.
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<연합뉴스>