연구성과

화학 장영태 교수팀, “내 세포는 얼마나 뜨거울까?”

2022-09-01 222

[韓·日 공동연구팀, 세포 소기관별 온도 빛으로 볼 수 있는 형광 온도계 개발]

회사에서 팀마다 각기 다른 업무를 처리하듯이, 세포에서도 여러 소기관이 각자 맡은 역할을 쉴새 없이 해내고 있다. 이 과정에서 세포 소기관의 온도가 미세하게 변화하는데, 눈에 보이지 않을 만큼 작은 세포 속 변화를 확인하기는 쉽지 않다. 최근 한국과 일본 공동연구팀이 이처럼 미세한 소기관별 온도 변화를 빛으로 볼 수 있는 방법을 제시했다.

화학과 장영태 교수(기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 부단장)·IBS 샤오 리우(Xiao Liu) 박사 연구팀은 일본 카나자와대(Kanazawa) 사토시 아라이(Satoshi Arai) 교수·타케루 야마자키(Takeru Yamazaki) 학생과의 공동연구를 통해 세포 소기관별 형광 온도계를 개발했다.

이 연구성과는 국제 학술지 ‘머터리얼즈 투데이 바이오(Materials Today Bio)’에 최근 게재됐다.

세포 반응과 밀접하게 연관된 세포기관의 온도 변화는 복잡한 세포를 이해하는 중요한 실마리가 될 수 있다. 다만, 각기 다른 세포 소기관의 미세한 온도 변화를 알기 위해선 세포 소기관별 온도계의 개발이 필수적이다. 앞서 형광 온도계가 개발됐지만, 한두 가지의 세포기관에만 적용할 수 있다는 한계가 있었다.

연구팀은 형광 온도계로 세포막, 핵, 골지체, 소포체, 미토콘드리아, 지방방울, 리소좀을 망라하는 거의 모든 세포기관의 온도 변화를 시각화하는 데 성공했다. 한겨울에도 체온을 유지하는 데 중요한 갈색 지방세포 속 미토콘드리아나 소포체 등 다양한 세포 소기관의 온도를 정량적으로 영상화할 수도 있었다.


이 연구성과는 대부분의 세포 소기관에 적용할 수 있는 최초의 소형 분자 형광 온도계 팔레트로 주목을 받는다. 이를 토대로 향후 새로운 형광 온도계를 개발할 수 있을 뿐만 아니라, 열생물학에 대한 이해를 한층 높일 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이 연구는 IBS, 일본과학기술진흥기구, 일본학술진흥회의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구팀은 이번 연구성과를 POSTECH·IBS·카나자와대 대학 간 특허로 출원했다.