[Pick] 알츠하이머 발병 과정, 실시간 관찰 가능해졌다

알츠하이머병을 일으키는 단백질 분자의 움직임을 실시간으로 관찰 가능한 전자현미경 기술이 개발됐습니다.

이로써 알츠하이머나 파킨슨 병과 같은 퇴행성 질환의 신약 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.

KAIST는 육종민 신소재공학과 교수 연구팀이 알츠하이머 질병을 유발한다고 알려진 '아밀로이드' 단백질의 실시간 움직임을 관찰할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 30일 밝혔습니다.

새로운 기술의 이름은 '단분자 관찰 기술'.

'단분자 관찰 기술'은 단일 분자 수준에서 발생하는 현상을 관찰할 수 있는 기법으로, 생체 과정 내 단백질 간의 상호작용, 조립 과정 등을 이해하는 데 핵심적인 기술을 말합니다.

이전까지는 자연 그대로의 단백질을 특별한 가공 · 조작 없이 분자 단위에서 실시간으로 관찰할 수 있는 기술은 없었습니다.

단분자를 관찰하려면 특정 분자를 식별하기 위한 형광 현미경을 이용하거나, 단백질을 급속 냉동시켜 움직임을 고정한 뒤 식별하는 초저온 전자현미경을 활용해야 했습니다.

게다가 최근 이에 대한 대안으로 제시된, 물질을 얼리지 않고 상온 상태에서 분자를 관찰하는 액상 전자현미경 기술마저 현미경에서 나오는 전자파로 인해 단백질 성질이 변하는 등 한계가 있었습니다.

이에 연구팀은 '그래핀'이라는 소재를 활용해 위 같은 문제를 극복했습니다.

그래핀은 탄소를 얇게 펼친 소재로, 머리카락을 1000만 번 정도 쪼개야 할 정도로 굉장히 얇지만 강철보다 200배 이상 단단합니다.

이번 연구에서 투과막으로 활용된 그래핀은 원자 단위의 두께를 가지고 있어 단백질 같은 분자를 관찰할 수 있으며, 자체로 단백질 산화 방지 역할을 해 기존 대비 40배가량 변성을 억제하면서 단백질의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있게 된 것입니다.

연구팀은 이번에 개발한 기술을 활용해 알츠하이머 질병을 유발한다고 알려진 '아밀로이드'가 초기에 성장하는 과정을 세계 최초로 관찰했습니다.


육 교수는 "현미경 기술의 발전은 생명과학 및 공학 기술 발전의 토대가 된다"며 "분자 단위의 현상을 관찰할 수 있다면 단백질들의 상호작용을 이해하고 조절할 수 있는 실마리를 제공할 수 있으며 알츠하이머와 같은 퇴행성 질환 신약 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했습니다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원, 포항산업과학연구원, 성균관대 약대 연구팀과 함께 진행했으며, 지난해 11월 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 온라인 발표됐습니다.

(사진= KAIST 제공, 연합뉴스)