국내 연구진이 빛을 이용하여 세포 내 ‘섬유아세포 성장인자1) 수용체2)(FGFR1)’의 신호 전달을 원격 조정할 수 있는 원천기술을 개발하는데 성공했다. 섬유아세포 성장인자(Fibroblast growth factor)란 세포의 생존과 발달, 세포이동 등 세포의 다양한 기능에 관여하고 있는 단백질이며, 세포를 둘러싸고 외부 신호를 세포 안으로 전달하는 막 단백질을 수용체(Receptor)라 한다.

이번 연구 성과는 중요한 생명현상들을 약물처리 없이 빛으로만 조절할 수 있다는 점에서 획기적이며 앞으로 혈관의 발생 과정이나 암 전이 연구 등에 유용하게 활용될 것으로 기대되고 있다.

연구진은 빛을 주는 빈도, 지속성, 강도 등에 따라 섬유아세포 성장인자 수용체1의 신호 전달을 자유자재로 조절할 수 있음을 밝혀 섬유아세포 성장인자 수용체1(FGFR1)을 광유도 단백질3)과 결합시켜 빛으로 수용체의 움직임을 조절하는 기술을 개발하고 이를 광활성 섬유아세포 성장인자 수용체1(optoFGFR1)이라 명명했다. 또 신호 전달을 통해 세포의 극성, 이동 등 중요한 생명현상들을 약물처리 없이 빛으로만 조절할 수 있으며 모든 과정을 단지 빛을 켜고 끄는 것으로 매우 쉽게 처리할 수 있다는 사실을 확인했다.

아울러 특정 위치에 지속적으로 빛을 줄 경우 그 부위로 세포가 모여드는 광주성(光走性)과 유사한 세포의 움직임을 유도할 수 있었다. 이번 연구 성과는 세계적 권위 저널 셀(Cell)의 자매지 ‘케미스트리앤드바이올로지5)(Chemistry & Biology, IF 6.157)’에 실렸고(온라인 6.26), 연구성과의 우수성을 인정받아 7월호 시사평(preview)에서 소개됐으며, 표지 논문으로도 선정됐다.

이번 연구는 기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 신희섭) 인지 및 사회성 연구단(단장 신희섭)의 허원도 바이오이미징 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 연구팀이 수행했다.

허원도 교수는 “현재 광활성 섬유아세포 성장인자 기술을 이용하여 여러 가지 동물 모델에서의 세포 극성 및 이동 연구를 진행 중”이라며 “궁극적으로 지금까지 기술로는 밝히기 어려웠던 단일 세포 내 신호 발생과 되먹임 현상(feedback)이나 복잡한 발생 과정 등을 규명하기 위한 연구를 이어갈 것”이라고 전했다.

한편, 허원도 교수는 6월 한 달 동안만 광유전학(optogenetics) 분야 연구로 세계적 권위의 저널인 네이처 메소드, 네이처 커뮤니케이션즈, 케미스트리앤드바이올로지에 잇달아 논문을 게재하는 등 이 분야 연구를 선도하고 있다. 허 교수는 2008년 KAIST생명과학과 교수로 재직하면서부터 식물광수용단백질을 이용하여 광유전학 분야 및 바이오이미징 분야의 다양한 원천기술을 개발하는데 주력해왔다. 2013년부터는 IBS 인지 및 사회성연구단에 바이오이미징 그룹리더로 참여하면서 광유전학 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

MeCONOMY Magazine August 2014