DGIST, 세포 신호 전달자 '일산화질소' 조절법 규명

대구경북과학기술원(이하 DGIST) 신물질과학전공 조재흥 교수팀과 서대하 교수팀이 공동연구를 통해 세포 활성신호를 조절하는 일산화질소를 전달할 새로운 물질을 합성하고 이를 활용해 세포의 활성과 관련된 일산화질소를 조절하는 법을 규명했다고 25일 밝혔다.

두 교수팀은 세포내에서 안정적인 코발트-나이트로실 복합체를 개발하고 이를 이용해 일산화질소의 세포 내 신호 전달 경로의 변화를 직접 확인했다.

일산화질소는 세포의 생화학적 정보가 전달되도록 돕는 조력자로, 혈관 확장, 면역 시스템 조절, 신경 전달 등 다양한 정보를 전달해 세포 활동을 조절한다. 

과학자들은 일산화질소가 세포로 이동하는 과정을 짐작만 할 뿐 세포로 전달되는 과정에 관한 상세한 사항들은 일산화질소의 이동을 조절·통제하기가 어려워 이제껏 명확히 밝혀내지 못했다.

이를 규명하기 위해 연구팀은 ‘코발트-나이트로실 복합체’를 직접 합성하게 됐다. 복합체에 빛을 쪼여 일산화질소를 원하는 시간에 원하는 장소로 이동시킬 수 있어 일산화질소의 작용에 대한 추가적인 연구가 가능하게 됐다. 그 결과 연구팀은 세포 내·외 여러 경로마다 일산화질소가 전달되는 속도에 차이가 있단 것도 함께 확인했다.

연구팀이 관찰한 전달 속도차이는 향후 이를 응용한 치료제 개발에 큰 영향을 줄 것으로 기대된다. 

속도차이를 잘 활용할 경우, 원하는 화학반응을 원하는 시간에 특정 세포에서 일어나게끔 해 필요한 치료를 진행하는 것이 가능하기 때문이다. 

이는 치료가 필요한 특정 부위에 약효가 원하는 시간에 발휘되는 ‘프로드러그(Prodrug)’ 개발과도 관련이 깊어 향후 여러 방면에서의 응용이 가능하다.

DGIST 조재흥 교수는 “일산화질소를 필요한 시간 또는 부위에 효과적으로 공급하는 프로드러그 개발이 기대된다”며 “앞으로 동물의 행동과 생체 관련 연구로 연구범위를 넓혀 혈관 확장과 관련된 심혈관 질환 치료제와 뇌신경 가소성 증진 물질을 개발하고자 한다”고 밝혔다.

한편 이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업(신진 및 중견연구), 선도연구센터지원사업, DGIST 일반사업(뇌신경 가소성의 증진 연구)의 지원으로 수행됐다. 화학 분야 국제학술지인 앙케반테 케미(Angewandte Chemie) 온라인에 이달 13일 게재됐다.

김범수 기자