[사이언스] 스스로 광합성하는 인공세포 제작

생물의 단백질을 재조립 ... 스스로 대사 활동하는 세포

특허뉴스 박진석 기자 | 기사입력 2018/05/29 [17:40]

[사이언스] 스스로 광합성하는 인공세포 제작

생물의 단백질을 재조립 ... 스스로 대사 활동하는 세포

특허뉴스 박진석 기자 | 입력 : 2018/05/29 [17:40]

세포가 독립적인 생명체로 여겨지는 이유는 외부의 빛이나 영양분을 흡수해 성장에 필요한 다양한 물질을 스스로 합성하는 대사활동을 수행하기 때문이다. 이와 같이 세포 내에서 일어나는 다양한 대사활동은 에너지를 흡수하고 물질을 전환하는 매우 복잡한 과정으로 구성되어 있어 과학적으로 모사할 수 없는 가장 어려운 연구로 알려져 있다.
 
▲ A_세포 내 골격단백질이 성장한 인공세포의 사진,B_ 세포막 내부의 광합성을 통해 골격단백질이 만들어내는 인공세포의 움직임, C/D_ 미토콘드리아와 세포막 내부에서 광합성으로 유도된 세포 골격단백질, 그리고 이를 제어하는 모식도     © 특허뉴스

 
서강대 신관우 교수, 하버드대 케빈 파커 교수, 성균관대 안태규 교수 및 서강대 정광환 교수가 공동연구를 통해 살아있는 세포와 동일한 형태와 기능을 갖고, 빛을 사용하여 스스로 에너지를 생산하는 인공세포를 제작하는데 성공했다.
 
연구팀은 식물인 시금치에서 광합성 단백질과 박테리아에서 광전환 단백질을 추출한 후 빛을 사용하여 생체에너지(ATP)를 생산할 수 있는 세포와 유사한 형태로 재조합해 인공세포를 제작했다. 특히 이 인공세포는 인공 미토콘드리아를 인공세포막에 삽입하여 골격단백질을 스스로 합성하며 움직이는 것으로 나타났다.
 
즉, 개발된 세포는 빛을 사용하여 스스로 생체에너지(ATP)를 생산하며, 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성하고, 또한 빛에 반응하여 스스로 움직인다. 이는 마치 원시적 형태의 살아있는 세포와 유사하다.
 
▲ 광합성으로 세포 내 국부적으로 골격단백질을 합성하는 인공세포     © 특허뉴스

 
▲ 서강대학교 화학과 및 바이오계면연구소 신관우 교수  ©특허뉴스
연구팀 신관우 교수는 “이 연구성과는 살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구성과이며, 스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 인간이 만들어낼 수 있다는 가능성을 보여준 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

이 연구 성과는 국제적인 학술지 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 5월 28일 자에 논문명 ‘Photosynthetic artificial organelles sustain and control ATP-dependent reactions in a protocellular system’으로 게재되었으며, 네이처(Nature)의 하이라이트(highlight)로 소개되었다.
 


이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행되었다.
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