과기부와 연구재단, 인공세포 연구성과에 높은 평가
이달의 과학기술인상 7월 수상자로 서강대학교 화학과 신관우 교수가 선정됐다.
신교수는 살아있는 세포와 형태 및 기능이 동일할 뿐만 아니라 광합성 작용을 통하여 스스로 에너지 대사활동을 하는 인공세포를 세계 최초로 개발했다.
인공세포를 개발하는 연구는 다양하게 진행 돼 왔으나 기존 연구는 세포가 에너지를 흡수하고 물질을 전환하는 과정이 매우 복잡해, 이를 인공적으로 구현하는 데 많은 어려움이 있었다.
신교수의 이번 연구는 실제 세포에서 추출한 단백질을 인공 세포막에 삽입해도 그 기능이 유지된다는 사실에 착안했다.
기존 세포에서 막단백질을 추출하고 인공세포막에 삽입시키면 순차적으로 생체 단백질 중합반응을 진행할 수 있다는 가설을 세워 스스로 에너지 대사를 할 수 있는 인공 미토콘드리아를 제작했다.
신교수는 제작된 인공 미토콘드리아를 인공세포막에 삽입해 골격단백질을 스스로 합성하며 움직이는 인공세포를 개발했다.
개발된 인공세포는 빛을 사용해 스스로 생체에너지(ATP)를 생산하며, 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성했다. 또한 원시적 형태의 세포와 유사하게 빛에 반응하여 스스로 움직임을 보이는 현상이 관찰됐다. 이를 통해 인공세포가 최대 30일간 스스로 에너지를 만들고 기능을 유지함을 증명했다.
연구책임자인 신교수는 “교과서에는 광합성의 원리, 박테리아의 구조, 세포의 대사활동 등 자연의 모든 생명체가 일상적으로 구현하는 생화학적 원리와 현상을 매우 명확하게 설명되어 있다. 하지만 이 같은 자연의 반응을 기존의 기술로는 실험실에서 구현할 수 없었다”며 연구계기를 밝혔다.
이어 “개발된 인공세포는 식물과 박테리아에서 주요 단백질들을 추출하여 인공적으로 만든 세포막에서 서로 신호를 주고받으며 자연에서와 같은 에너지를 스스로 만들어내는 최초의 인공세포다”며 “자연의 모든 생명체가 일상적으로 구현하는 생화학적 원리와 현상을 세포와 유사한 공간에서 실험으로 구현한 새로운 연구성과다”고 말했다.
이번 연구 성과는 생명과학 분야의 세계 최고 권위 학술지 `네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)'의 표지논문으로 2018년 5월 28일 게재됐다.
파이낸셜투데이 박광신기자