빛을 이용해 동물의 움직임을 조절하는 분자 발견

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-02-18

미국과 중국의 다양한 연구자들로 이루어진 한 연구팀이 빛을 이용해 동물의 움직임을 조절하는 분자를 발견했다. Nature Chemical Biology지에 실린 논문에서, 연구팀은 유전자 조작을 이용하지 않고 오직 빛만을 이용해서 동물들의 움직임을 조절할 수 있게 해주는 방법을 설명하고 있다. 연구자들이 옵토빈(optovin)이라고 부르는 이 분자들은 연구자들이 만들어낸 1만 개의 서로 다른 화합물 중의 하나였으며 빛을 비추었을 때, 제브라피쉬라는 물고기들의 반응을 유발한 유일한 돌연변이였다. 그들이 거둔 성공에 힘입어, 연구자들은 동일한 화합물을 여러 종류의 마우스 귀에 적용시켜 보았으며 그 결과 마우스들이 그들의 머리를 흔들게 한다는 것을 발견했다. 지금까지 빛을 쪼여주는 경우 동물들의 반응을 유발하게 할 수 있는 유일한 방법은 광유전학(optogenetics)이라고 불리는 이들의 표면에서 일어나는 유전적인 변화를 이용하는 것이었다. 이 새로운 화학적, 약물 유사 화학물은 이러한 동일한 변화를 유발시킬 수 있었다. 연구자들은 옵토빈이 테스트된 동물에서 반응을 보이는 것이 이들이 보이는 것처럼 실제 이 분자들이 반응하는 것이 아니라 피부에 존재하는 신경 세포들-정확하게는 고통을 인지하는 것과 관련이 있는 신경 세포들-에 직접적으로 결합하기 때문이라고 믿고 있다. 실제로, 머리가 잘려나간 물고기나 앞이 보이지 않는 물고기들도 동일한 방법을 통해 반응했다. 그들은 이 새로운 화합물이 고통스러운 경험을 처음으로 인지하는 수용체로 알려진 신경 막에 존재하는 단백질 통로와 결합한다고 믿고 있다. 빛을 물고기에 쪼여주면 물고기들은 대부분 술에 취한 것처럼 즉시 방향을 틀게 되어 있다. 물론 물고기들이 고통스러운 경험을 했는지, 단순하게 갑작스러운 자극에 대해 반응한 것인지에 대해서는 알려지지 않았다. 그들은 또한, 어떠한 경우든지, 동일한 자극을 물고기나 마우스에 계속 가하게 되면 결국에는 두 동물 모두 감각이 무뎌지고 결국에는 반응을 멈춘다는 사실을 발견할 수 있었다. 연구자들은 그들의 발견이 ‘고통’을 연구하는 데 있어서 매우 유용할 수 있다는 사실을 입증했으며 광원에 오래 노출되는 것과 같은 자극으로 인해 고통에 덜 민감해질 수 있다고 믿고 있다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 “Photochemical activation of TRPA1 channels in neurons and animals, Nature Chemical Biology (2013) doi:10.1038/nchembio.1183”을 참고하기 바란다. http://phys.org/news/2013-02-molecule-animal-movements.html