스스로 광합성 하는 인공 세포 개발

■ 스스로 광합성 하는 인공 세포 개발

 

한국과 미국 공동 연구진이 스스로 광합성하는 인공세포를 만드는 데 성공했다. 서강대 신관우·정광환 교수와성균관대 안태규 교수, 미국 하버드대 케빈 파커 교수가 공동 연구를 통해 살아있는 세포와 같은 형태와 기능을 가지며, 빛을 사용해 스스로 에너지를 생산하는 인공 세포를 제작했다고 2018년 05월 28일 밝혔다.

 

연구팀은 우선 시금치에서 광합성 단백질을 추출한 뒤, 박테리아에서 추출한 광전환 단백질과 재조합해 빛으로 생체 에너지(ATP)를 생산할 수 있는 인공 미토콘드리아를 만들었다. 미토콘드리아는 살아 있는 세포 안에서 세포가 수행하는 대부분의 생체 활동과 대사 활동에 필요한 생산 에너지를 생산하는 기능을 담당하는 세포 안 소기관이다.

 

연구팀은 이어 인공 미토콘드리아를 인공 세포막에 삽입하자, 인공 세포는 ‘액틴’이라는 골격 단백질을 스스로 합성해 움직이는 것이 관찰됐다. 액틴 등 골격 단백질은 빛을 사용해 스스로 생체 에너지를 생산하고, 이를 이용해 세포의 움직임과 형태를 구성하는 기능을 가지고 있다. 연구팀이 인공 미토콘드리아에 외부에서 빛을 쬐어주자 마치 세포가 외부 환경에 따라 스스로 움직이는 것처럼 지속적으로 생체 에너지를 생산하고, 이를 통해 형성된 액틴 단백질이 주변의 세포막을 움직이도록 했다.

 

이번에 개발한 인공 세포는 외부 환경에 따라서 최소 1달까지 지속적으로 대사 활동을 하며 광합성을 했다. 연구팀은 “이는 진화의 초기 단계의 세포와 매우 유사한 형태로, 현재까지 인공적으로 구현된 세포 가운데 가장 진화한 형태와 기능을 가지고 있다”고 말했다. 서강대 신관우 교수는 "살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구 성과"라며, "스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 만들어낼 가능성을 보여준 것"이라고 연구 의의를 설명했다.

 

과기 정통부 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 네이처 바이오 테크놀로지(Nature Biotechnology) 2018년 05월 28일자에 게재됐다. 연구 논문은 서강대 신관우 교수 외에 케빈 파커 하버드대 교수, 안태규 성균관대 교수, 정광환 서강대 교수가 교신 저자, 서강대 출신으로 하버드대에서 박사후 과정(포스닥) 연구 활동을 하고 있는 이길용 박사가 제1저자로 작성됐다.