자외선·가시광선 번갈아 쬐어 세포 사멸 조절한다

하이커뮤니티매니져 0 14 10.30

UNIST

왼쪽부터 유자형 울산과학기술원(UNIST) 화학과 교수, 김상필 연구원, 김도현 연구원. UNIST 제공

노출된 빛의 종류에 따라 형태가 달라지는 분자를 이용해 자외선과 가시광선을 번갈아 쬐어 세포를 사멸시키는 기술이 개발됐다. 피부암 치료법이나 세포 내 소기관 기능을 제어하는 기초연구 도구로 활용될 수 있다.

울산과학기술원(UNIST)은 유자형 화학과 교수가 빛의 파장에 따라 조립과 분해를 반복해 스위치처럼 작동하는 'Mito-AZB' 분자를 개발했다고 30일 밝혔다. 연구결과는 9월 26일(현지시간) 국제학술지 '미국화학회(ACS) 나노 레터스'에 공개됐다.

세포 소기관은 에너지 대사나 단백질 가공 등 세포 생존과 기능을 유지하는 핵심 구조지만 살아있는 세포 내에서 세포 소기관을 물리적으로 조절하는 기술은 거의 없다. 기존 광의학 치료 등은 화학반응 유도에 집중됐다.

연구팀은 세포 안에서 에너지를 생산하는 소기관인 미토콘드리아를 찾아가는 길잡이 성분, 빛에 따라 구조가 변하는 아조벤젠 성분, 형광 염료를 조합해 Mito-AZB를 만들었다. Mito-AZB는 미토콘드리아 축적되고 미토콘드리아 막에 반복적인 압력을 가해 세포자살(apoptosis)을 유도할 수 있다.

세포자살은 세포가 외부 손상이나 내부 이상을 감지했을 때 스스로 분해 효소를 활성화해 질서있고 안전하게 사멸하는 과정이다. 세포자살은 세포괴사(necrosis)와 달리 정상적인 조직 성장과 면역 조절에 필수적인 현상이다. 암세포는 세포자살 경로가 비정상적으로 억제되는 경우가 잦다.

Mito-AZB는 가시광선을 받으면 서로 조립돼 단단한 섬유구조를 만들고 자외선을 받으면 구조가 분해된다. 섬유구조의 유무에 따라 미토콘드리아 막이 구겨졌다 펴지기를 반복하며 물리적으로 손상되고 미토콘드리아에 있는 세포자살 유도 물질이 흘러나와 세포가 죽는 원리다.

실험 결과 Mito-AZB를 세포에 주입하고 자외선과 가시광선을 번갈아 쬐자 세포 미토콘드리아막이 붕괴돼 활성산소와 세포 사멸 신호 단백질 등 세포자살 유도물질이 세포 내에서 급격히 증가했다. Mito-AZB에 포함된 형광 염료를 활용해 형광현미경으로 Mito-AZB의 이동과 조립 과정을 추적한 결과 Mito-AZB가 미토콘드리아 주변에 축적된 사실도 확인됐다.

Mito-AZB에 포함된 길잡이 성분을 다른 물질로 교체하면 다른 세포 소기관을 표적으로 활용할 수 있다. 리소좀을 겨냥한 '모폴린'이나 소포체를 겨냥한 '토실기'로 길잡이 성분을 교체한 결과 리소좀과 소포체 막을 선택적으로 파괴됐다. 리소좀은 분해효소가 있어 세포 내 노폐물을 처리하는 소기관, 소포체는 단백질·지질을 합성하고 이동시키는 소기관이다.

유 교수는 "외부 자극인 빛으로 세포 내 분자의 조립 상태를 인위적으로 바꾸고 그에 따른 세포의 반응까지 조절할 수 있음을 보여준 연구"라며 "빛을 직접 비출 수 있는 피부암 등 표재형 암 치료는 물론 세포 소기관의 기능을 잠시 멈추거나 활성화하는 방식으로 세포 소기관의 기능을 규명하는 기초 연구의 분자 도구로 쓸 수 있을 것"이라고 밝혔다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74821

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