| 내용 |
연구자들이 분자 광 스위치의 구조와 작용 기전을 알아내서, 새로운 응용을 위한 길을 열었다. 광유전학기술은 특별한 감광 lsquo;단백질 스위치 rsquo;를 이용해서 특정 신경 세포들을 켜고 끌 수 있다. 이런 스위치들 중에서 가장 중요한 것 중의 하나는 채널로돕신 2(Channelrhodopsin 2)으로, 신경 세포에서 성공적으로 발현한 첫번째 lsquo;광 스위치 단백질 rsquo;이다. 그것은 전세계의 실험실에서 그것을 사용되고 있고, 신경과학에서 필수적인 기술인 광유전학 영역을 진수시키는데 중요한 역할을 했다. 채널로돕신 2 는 신경과학, 근육 생리학 그리고 세포 생물학의 영역에서 기초적인 연구에 사용되고 미래에 유전자 요법의 형태로 의학에서도 응용될 수 있을 것이다. 광유전체학을 가지고 연구자들은 빛을 이용해서 예전보다 더 정확하게 뉴런의 활동을 제어할 수 있다. 이 기술의 핵심은 특정한 미생물 유사 로돕신 단백질이다. 이 단백질을 신경 세포의 막에 삽입하면, 감광 스위치처럼 거동해서, 양이온을 그 안으로 수송함으로써, 그 세포를 활성화시킬 수 있다. 이것을 이용해서 연구자들은 원격으로 광 펄스를 이용해서 신경 세포들의 스위치를 켜고 끌 수 있어서, 그 세포들이 어떻게 작동하는지 연구할 수 있게 되었다. 이런 스위치들 중에서 가장 중요한 것은 채널로돕신 2인데, 이것은 단세포 민물 조류에서 나온다. 연구자들이 채널로돕신의 구조를 밝혀서, 그 스위치가 어떻게 작용하는지를 자세히 알아낼 분자적 기반을 세웠다. 그 단백질의 핵심 구조는 문처럼 거동하는 세 개의 유연한 구조들로 분리된 네 개의 공동으로 이루어진다. 어두울 때, 그 문들을 닫힌다. 빛을 쬐면, 세 개이 문이 다 열려서, 이온이 흐를 수 있게 된다. 이것은 신경 세포를 활성화시킨다. 물 분자들이 문지기처럼 거동해서, 물분자들 사이에 수소 결합의 사슬을 형성한다. 채널로돕신이 파란 빛에 노출되면, 그 단백질의 위쪽에 있는 레티날(retinal) 색소가 문을 열도록 한다. 그러면 물 분자들의 사슬이 깨지고, 세 개의 문들이 열리고 그 단백질을 통과하는 구멍을 만든다. 이 결과는 특정한 성질을 가진 새로운 채널들을 만들 가능성을 열어준다. 이 결과는 구조 생물학과 뇌 연구 사이의 강한 연결고리를 보여준다. |
