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세포 내 칼슘농도를 측정하는 기술이 국내에서 처음으로 개발됐다.
이 기술을 활용하면 세포 속 칼슘의 기능뿐만 아니라 칼슘이 확연히 감소하는 노인성 질환의 진단 및 치료 가능성을 높여줄 것으로 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST) 정상훈 강릉분원 천연물융합연구센터 박사팀은 김태진 부산대 생명과학과 교수팀과 공동으로 '형광공명에너지 전이(FRET)' 기반 칼슘센서를 개발하는데 성공했다고 8일 밝혔다.
칼슘 센서는 세포 소기관인 ‘소포체’ 안에 들어가 칼슘 농도를 파악한다. 세포 내 주요 소기관인 소포체는 단백질 합성 등 세포기능을 조절하는 중추적인 역할을 담당하며 특히 칼슘 저장고로 알려져 있다.
노인성 질환은 대부분 세포내 소포체의 칼슘 감소가 주 원인으로 알려졌다. 그런 측면에서 소포체는 노인성 질환 진단 및 치료를 위해 끊임없이 연구 중인 중요한 타깃이다.
이번에 개발된 칼슘 센서는 소포체 안에만 들어가게 하는 신호를 갖고 있으며 다양한 색을 내는 형광물질이 부착돼 있다.
연구진은 센서의 작동 방식을 소포체 내부에서 칼슘과 결합하는 칼모듈린(calmodulin) 단백질이 칼슘과 실제 붙었을 때 변하는 구조를 인지하면 색을 바꾸도록 구상했다. 예를 들어 평소에는 형광 초록색을 띠다가 칼슘과 결합한 칼모듈린을 인지하면 붉은 색을 띠는 방식이다.
따라서 형광현미경으로 관찰한 소포체의 색으로 칼슘 농도를 알 수 있다. 연구진은 센서를 세포에 주입해 성능을 확인한 결과, 기존 방법보다 2배 이상으로 높은 민감도를 확인했다.
정상훈 천연물융합연구센터장은 "다양한 질환에서의 세포 소포체 내 칼슘의 역할 및 상호작용 이해를 위한 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"며 "향후 노인성 질환 조기진단 및 천연물을 비롯한 다른 약물 개발과정에 필요한 생리활성 기전 및 효능 검증에 유용하게 사용될 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 성과는 국제학술지 '센서스 앤 엑츄에이터스 비-케미칼(Sensors and Actuators B : Chemical)' 8월호에 실렸다.
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