KAIST, 변한 세포 붙잡는 핵심 분자 회로 규명
한번 달라진 세포가 외부 자극이 사라진 뒤에도 바뀐 상태를 유지하는 원리를 설명할 핵심 분자 회로가 규명됐다. 국내 연구진은 이 회로가 세포의 변화를 되돌아가지 못하도록 붙잡는 ‘잠금장치’ 역할을 한다는 점에 주목하고, 회로를 제어해 세포를 이전 상태로 되돌리는 기술적 접근도 함께 제시했다.
KAIST는 조광현 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 세포 상태의 비가역성을 만드는 핵심 회로를 규명하고, 이를 제어하는 원천기술 ‘루트(ROOT)’를 개발했다고 21일 밝혔다. 연구의 초점은 세포가 변하는 순간만이 아니라, 변화가 일어난 뒤 그 상태가 계속 유지되는 과정에 맞춰졌다.
세포의 성질과 기능은 고정돼 있지 않다. 외부 자극을 받으면 이전과 다른 상태로 달라질 수 있다. 자극이 사라진 뒤 세포가 원래 상태로 돌아간다면 변화는 일시적이라고 볼 수 있다. 그러나 일부 변화는 원인이 된 자극이 더 이상 존재하지 않아도 계속 남는다. 이처럼 한번 일어난 변화가 쉽게 되돌아가지 않는 성질이 비가역성이다.
비가역성은 세포가 단순히 자극에 반응했다는 사실과는 구별된다. 같은 자극이라도 그 영향이 자극과 함께 사라지는지, 아니면 세포 내부에 남아 이후 상태를 계속 결정하는지가 중요하기 때문이다. 원 자료가 언급한 세포 분화도 이러한 비가역성을 이해할 수 있는 정상적인 변화의 맥락에 놓여 있다. 세포가 특정한 성질과 기능을 갖게 된 뒤 그 상태를 유지하려면, 변화의 계기뿐 아니라 변한 상태를 지속시키는 내부 작동 체계가 필요하다.
연구팀이 규명한 핵심 분자 회로는 바로 이 지속성을 설명하는 제어 지점이다. 여기서 분자 회로란 전자기기의 물리적인 회로가 아니라, 세포 안의 분자들이 서로 영향을 주고받으며 특정 상태를 만들고 유지하는 작동 구조를 뜻한다. 외부 자극이 세포 상태를 바꾸는 출발점이라면, 핵심 회로는 이미 바뀐 상태가 다시 풀리지 않도록 붙잡아 두는 장치에 해당한다.
이번 연구의 의미는 세포의 변화와 그 변화의 유지를 나눠 살필 수 있는 틀을 제시했다는 데 있다. 세포의 성질과 기능이 달라졌다는 결과만 확인하는 데서 나아가, 왜 자극이 사라진 뒤에도 그 결과가 계속되는지를 핵심 회로의 작동 문제로 좁혔다. 세포의 현재 상태를 이해하려면 과거에 어떤 자극을 받았는지뿐 아니라, 그 영향을 내부에서 계속 유지하는 구조도 함께 살펴야 한다는 뜻이다.
특히 비가역적인 상태에서는 최초 자극을 제거하는 것만으로 충분하지 않을 수 있다. 변화의 계기는 사라졌더라도 세포 안의 회로가 바뀐 상태를 계속 붙잡고 있다면, 세포는 이전 상태로 자연스럽게 돌아가지 않기 때문이다. 연구팀은 이 지점에서 상태를 유지하는 핵심 회로 자체를 제어 대상으로 삼았다.
‘루트’는 이렇게 찾아낸 회로를 조절해 세포를 이전 상태로 되돌릴 수 있도록 제시된 원천기술이다. 핵심 회로를 관찰하고 설명하는 데 머무르지 않고, 같은 회로를 상태 전환을 위한 제어 지점으로 연결했다는 점이 특징이다. 세포가 왜 특정 상태에 머무르는지에 대한 원리 규명과, 그 상태를 어떻게 되돌릴지에 대한 기술적 접근이 하나의 흐름으로 이어진 것이다.
원천기술이라는 표현은 특정한 하나의 결과를 내는 완성된 제품보다, 세포 상태를 제어하는 여러 접근의 기반이 되는 기술이라는 의미에 가깝다. 이번 성과는 세포 변화를 일으키는 자극만 조절하는 관점에서 한 걸음 더 나아가, 변화가 유지되는 내부 조건까지 제어 범위에 포함했다.
결국 연구팀은 세포 상태의 비가역성을 ‘되돌릴 수 없는 결과’로만 보지 않고, 특정 분자 회로가 유지하는 상태로 해석했다. 이어 그 회로를 찾아 제어하면 이전 상태로 돌아갈 가능성을 열 수 있다는 방향을 제시했다. 세포가 어떻게 달라지는지, 왜 달라진 상태에 머무르는지, 다시 돌아가려면 어느 지점을 조절해야 하는지를 연결한 것이 이번 연구의 핵심이다.
자료: KAIST