세포막 간 이온통로 인공 합성 성공… 대사성 질환 치료 기대감

▲ 유기 분자 케이지(PB-1A)의 X-ray 결정 기본 구조.

IBS, 갑상선기능저하증 등 요오드화물 전달 장애 치료 기대

기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단이 세포막 간 요오드화물의 선택적 수송이 가능한 음이온 통로를 인공 합성해 대사성 질환의 근본적인 치료 가능성을 제시했다고 8일 밝혔다.

갑상선은 갑상선호르몬을 만드는 내분비기관이다.

체내 영양분을 에너지로 변환하는 갑상선호르몬은 체온유지와 호흡, 장기 운동에 관여한다.

요오드가 체내에서 음이온인 요오드화물로 변하고 나트륨ㆍ요오드화물 수송체(Sodium Iodide SymportersㆍNIS)를 통해 갑상선 세포로 들어가면 갑상선호르몬이 생성된다.

NIS는 크게 통로와 운반자로 나뉜다.

만약 이들이 오작동해 세포막 안으로 요오드화물이 과도하거나 부족하게 들어가면 각종 대사성 질환이 발병한다.

많이 먹어도 살이 빠지거나, 조금만 먹어도 살이 찌는 증세가 나타날 수 있다.

이를 발전시키면 갑상선 관련 질환뿐 아니라, 음이온 수송과 관계된 악성 종양 등의 질병 치료까지 광범위하게 적용할 수 있다.

그동안 이온통로 연구는 체내에 상대적으로 풍부한 염화물의 선택적 수송에 중점을 뒀다.

이번 연구 결과로 음이온 전반에 대한 통로 연구가 활발해 질 것으로 기대된다.

연구진은 자기조립 분자를 활용했다.

포피린으로 만든 ‘유기 분자 케이지(PB-1A)’는 생체적합도가 높으면서 안정적이고, 26면 다면체로 구조적으로도 튼튼하다.

수용액에서는 높은 화학적 안정성을 가져 세포막의 주성분인 소수성 지질 내에 자연스럽게 흡수되고 안정한 구조를 유지할 수 있다.

최근 학계에 보고된 염화물대비 요오드화물 수송 인공통로보다 약 100％ 높은 수송 능력을 갖는다.

이전의 유기 분자 케이지는 수용액 상에서 그 자체가 분해되는 한계를 가졌고, 케이지 내부가 비어 있으면 구조적으로 불안정해 내부 공간의 크기가 현저히 줄어드는 단점이 있다.

김기문 IBS 복잡계 자기조립 연구단 연구단장은 “이번 결과는 구조적으로 안정한 유기 분자 케이지를 합성해 생물학적 음이온통로로 활용한 최초의 성과”라며 “현재는 빛과 같은 외부 자극으로 이온 수송 조절이 가능한 인공 이온통로를 연구 중에 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 지난달 24일 ㆍ미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 온라인판에 게재됐다. 최소망 기자somangchoi@