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. 

포스텍(포항공대, 총장 김무환) 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 포스텍·IBS·가나대와대 대학 간 특허로 출원했다. 

최승우 기자 kantmania@kyosu.net

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