케빈 파커와 신관우 교수
[대전=일요신문] 육심무 기자 = 서강대 신관우 교수와 하버드대 케빈 파커 교수, 성균관대 안태규 교수 및 서강대 정광환 교수가 공동연구를 통해 살아있는 세포와 동일한 형태와 기능을 가지며 빛을 사용해 스스로 에너지를 생산하는 인공세포(Artificial Cell)를 제작하는 데 성공했다.
인공세포는 광합성을 통한 에너지 전환, 미토콘드리아를 이용한 생체 에너지(ATP) 생산 그리고 이를 이용한 세포 내 물질 합성 등이 가능한 인공구조체다.
세포가 독립적인 생명체로 여겨지는 이유는 외부의 빛이나 영양분을 흡수해 성장에 필요한 다양한 물질을 스스로 합성하는 대사활동을 수행하기 때문이다.
이와 같이 세포 내에서 일어나는 다양한 대사활동은 에너지를 흡수하고 물질을 전환하는 매우 복잡한 과정으로 구성돼 있어 과학적으로 모사할 수 없는 가장 어려운 연구로 알려져 있다.
수십 마이크론의 작은 공간 내에서 세포의 작동은 모사하는 것이 불가능할 정도로 매우 복잡하다. 수많은 단백질, 엔자임, 생체에너지(ATP)와 같은 물질들이 상호 신호를 교환한다.
세포 내에서는 미토콘드리아, 핵, 골지체, 리보좀, ER 등의 소기관들이 생물화학적인 반응을 주고받으면서 세포 본연의 기능을 수행하기 때문에 살아있는 동물을 만드는 꿈은 인류가 과학기술로 지향하는 최종 목표이다.
연구팀은 식물에서 광합성 단백질과 박테리아에서 광전환 단백질을 추출한 후 세포와 유사한 형태로 재조합해 인공세포를 제작했다.
개발된 세포는 빛을 사용해 스스로 생체에너지(세포 내에서 다양한 성장과 생식에 필요한 모든 대사 활동에 에너지원으로 활용되는 물질)를 생산하며, 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성하고 빛에 반응해 스스로 움직임을 보였다.
이는 마치 원시적 형태의 살아있는 세포와 유사하다. 신관우 교수는 “이 연구성과는 살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구성과이며, 스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 인간이 만들어낼 수 있다는 가능성을 보여준 것”이라고 밝혔다.
이 연구 성과는 국제적인 학술지 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 5월 28일자에 논문명 ‘Photosynthetic artificial organelles sustain and control ATP-dependent reactions in a protocellular system’로 게재됐으며, 네이처(Nature)의 하이라이트로 소개됐다.
ilyo08@ilyo.co.kr