해양 미생물, `세포막 단백질` 빛 이용해 에너지 얻는다

국내 연구진이 바닷속 미생물에 존재하는 단백질이 빛을 이용해 에너지를 얻어 염소 이온을 세포막으로 수송한다는 사실을 밝혀냈다.

연세대 조현수·김지현 교수 연구팀은 해양 박테리아 내에서 빛에 의해 활성화돼 염소를 수송하는 막단백질(로돕신)의 구조를 규명하는 데 성공했다고 5일 밝혔다.

해양 환경에 서식하는 대다수의 미생물에서 광활성 단백질 역할을 하는 로돕신은 세포막에 존재하면서 빛을 받아 생명 유지에 필요한 에너지를 얻는다. 빛을 쪼이면 이온을 한쪽 방향으로 이동시켜 활성화를 조절하는 기능(이온 펌프 기능)을 광유전학 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

이러한 로돕신 중 수소 로돕신과 소듐 로돕신의 기능은 알려졌지만, 염소 드롭신의 구조는 밝혀지지 않았다.

연구팀은 박테리아의 로돕신을 신경세포에 이식해 로돕신이 신경세포 사이의 신호를 조작한다는 것을 확인했다. 염소 로돕신은 빛을 이용해 세포 밖의 염소 이온을 세포 안으로 이동시켜 이온 농도 차이를 통해 박테리아 성장을 촉진하는 것으로 나타났다.

연구팀은 염소 로돕신을 신경세포에 발현시켜 광유전학 연구에 활용하면 쪼여주는 빛에 따라 신경세포막의 전위차를 조절해 신호조절이 가능해 우울증과 간질 등 뇌신경 연구에 활용할 수 있다고 설명했다.

이 연구결과는 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(8월24일자)'에 실렸다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr