전기신호와 산성도 변화로 뇌의 활동을 알 수 있는 단백질센서가 개발됐다. 이미지는 복잡한 생각을 하고 있는 뇌의 모습.

- 뇌 속 산성도·전기신호 변하면
- 단백질 센서서 빛신호 내보내
- '뇌질환 원인규명 도움줄 것'

특정 세포가 서로 신호를 주고받을 때 쓰는 전기신호와 산성도(pH) 변화를 동시에 파악할 수 있는 센서가 나왔다.

이는 전기신호를 쓰고 산성도(pH) 변화가 중요한 뇌의 활동을 더욱 자세히 알아보는데 도움이 될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 브래들리 베이커 책임연구원팀이 세포막에서 수소 이온을 통과시키는 '통로' 역할을 하는 단백질에 형광빛을 내는 단백질을 달아 신경세포의 전기 신호와 산성도가 변할 때마다 빛 신호를 내는 단백질 센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

KIST는 센서에서 얻은 신호의 결과가 마치 파도가 치는 형상처럼 보여 센서의 이름을 '파도'(Pado)로 정했다고 설명했다. 베이커 연구원은 2011년 미래창조과학부의 '세계적 수준의 연구센터'(WCI) 사업으로 KIST에 유치한 과학자다. 그는 지난해 신경세포의 전기 신호를 포착해 빛 신호로 보여주는 센서 '봉우리'를 개발했다.

이번 연구에서는 전기 신호뿐 아니라 산성도 변화까지 한번에 찾아내도록 센서를 업그레이드한 것이다. 이번 센서는 단백질로 만들어져 유전자를 변형하면 세포에 생겨난다.

연구팀이 실제 사람 세포에 이 센서를 만들어 본 결과 전기 신호와 함께 산성도의 변화도 효과적으로 잡아내는 것을 확인했다. 또 세포 하나뿐 아니라 이 세포와 연결된 주위 세포의 신호까지도 모두 포착했다. 이는 신경세포와 심장세포, 신장세포 등 전기신호와 산성도 변화로 신호를 주고받는 세포에 모두 적용할 수 있다는 의미다.

사람의 뇌와 심장, 면역계 등이 정상적인 기능을 하기 위해서는 전기 신호뿐 아니라 산성도도 적절하게 유지돼야 한다. 특히 뇌 속 산성도의 변화는 암이나 신경질환 등의 질병과 연관성이 높다고 알려진 만큼 정상인 경우와 병에 걸렸을 때 산성도 변화를 각각 알아보는 것은 생명현상을 더 잘 이해할 수 있다는 의미가 있다.

베이커 박사는 "신경세포부터 면역세포에 이르기까지 건강 상태와 질병 상태에서 산성도가 어떻게 변하는지 파악할 수 있게 됐다"며 "앞으로 파킨슨병같이 신경세포 이상으로 발생하는 뇌 질환의 근본적인 원인을 규명하는데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 온라인 학술지 '사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports)에 실렸다.

임은정 기자 iej09@kookje.co.kr