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국내 연구팀이 생명과학계에서 30년간 지속된 ‘호메오 단백질의 이동성’ 여부 논란에 종지부를 찍었다. DNA와 결합하는 호메오 단백질이 특정 세포에서 다른 세포로 이동할 수 있다는 주장과 그렇지 않다는 주장이 맞섰는데 판 가름이 난 것이다.
한국연구재단은 김진우 KAIST 생명과학과 교수, 이은정 박사(제1저자) 연구팀이 호메오 단백질의 세포 간 이동으로 인해 세포와 세포 사이에서 정보가 전달될 수 있다는 사실을 규명했다고 17일 밝혔다.
호메오 단백질의 세포간 이동 모델. 호메오 단백질은 소수성 아미노산 잔기(HR)의 존재에 따라 외부로 이동한다. /한국연구재단 제공
호메오 단백질은 세포가 어떤 신체부위로 발달할 지 ‘운명’을 결정하는 역할을 하는 것으로 알려진 DNA 전사인자다. 어떤 호메오 단백질을 갖고 있는 지에 따라 동일한 DNA를 가진 세포들의 유전자 발현 양상이 달라져 상이한 신체기관으로 발달한다.
그동안 세포생물학계에서는 이 호메오 단백질이 물과 친한 성질을 갖고 있는 반면, 세포를 둘러싼 세포막은 물과 잘 섞이지 않는 성질이 있어 호메오 단백질의 세포막 투과가 어렵다고 봤다.
호메오 단백질이 만들어진 세포 안에서만 작용한 뒤 소멸된다는 것이다. 그러나 이 학설과 반대로 호메오 단백질이 세포막을 자유롭게 통과해 주변 세포로 이동한다는 주장도 나와 무엇이 맞는 지 지난 30년간 논란이 존재했다.
연구팀은 이번 연구에서 기존 세포생물학의 정설을 깨고 호메오 단백질이 대부분 세포막 밖으로 분비될 수 있다는 사실을 입증했다. 인간의 160여개 호메오 단백질을 분석한 결과, 95%가 세포 밖으로 이동했다.
이동성을 갖는 호메오 단백질은 내부에 물과 섞이지 않는 성질을 가진 아미노산(HR)을 갖고 있는 것으로 나타났다. 연구팀이 이 소수성 아미노산을 인위적으로 산성 아미노산으로 바꾸자 그 결과 호메오 단백질은 세포막을 투과하지 못했다.
김진우 교수는 "이 연구를 통해 세포간 이동은 호메오 단백질들이 갖는 일반적인 특성임을 증명했다"며 "30년 가까이 이어져 온 호메오 단백질의 세포 간 이동현상 논란에 종지부를 찍는 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 생명과학분야 국제 학술지인 ‘셀 리포트(Cell Reports)’ 16일자에 실렸다.
[김태환 기자 topen@chosunbiz.com]
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