한국뇌연구원

연구본부 임현호 PI
Nature Chemical Biology 논문
“Fluoride-dependent interruption of the transport cycle of a CLC Cl^-/H⁺ antiporter” (불소에 의한 염소/수소 교환수송체의 저해기전의 규명)
출판에 관한 내용안내


1. 연구내용 요약
 본 논문은 불소에 의한 염소/수소 교환수송체(CLC Cl-/H+antiporter)의 저해기전을 분자 수준에서 규명한 연구로, 현재 한국뇌연구원(원장 서유헌)에 Principal investigator로 재직중인 임현호 박사의 주도로 미국 브랜다이스 대학 하워드 휴즈 의학 연구소의 크리스토퍼 밀러 (Christopher Miller) 교수 연구팀에서 수행되었다.
 염소/수소 교환수송체는 대장균에서 사람에 이르기까지 바이러스를 제외한 모든 생명체에서 발견되며, 사람의 경우 다양한 생체 조직, 기관에 발현되어 중요한 생리적 기능을 수행한다. 특히 신경세포와 근육세포의 전기적 특성을 조절하여 세포의 흥분도를 통제하는 중요한 세포막 단백질이다.
 오랜 기간 동안 염소/수소 교환수송체 및 이와 구조, 진화적으로 연관된 염소 이온 통로 모두가 불소 이온에 의해 기능이 저해 됨이 알려져 있었다. 그러나 염소 이온에 비해 0.5Å 정도 작은 구경을 갖는 불소이온이 어떻게 그보다 큰 염소 이온의 투과를 완벽히 저해하는지에 대해서는 본 연구 결과가 나오기 전까지는 추측 수준에 머무르고 있었다.

2. 이전 연구와의 차별성
 이온 투과 세포막 단백질(이온 통로 및 이온 수송체)을 연구는 주로 전기 생리학 기법을 통해 각 단백질의 전기적인 활성을 측정하여 분석하는 방법이 사용되어 왔다. 이 방법은 매우 정밀한 장비를 이용하여 세포막 단백질의 미세한 전기적 특성을 분석해내는 데는 매우 유용하나, 분자적 메커니즘을 파악하기에는 어려움이 있다.
 임현호 박사 연구팀은 전술한 전기생리학적 방법은 물론 고순도 세포막 단백질을 분리, 정제하여 세포막 생화학 기법을 통해 정량적인 활성을 측정하고, 총 12종의 돌연변이 단백질 결정 구조를 파악함으로써 기존까지의 추측을 뛰어 넘는 전혀 새로운 기전으로 불소이온이 염소/수소 교환수송체의 기능을 저해시키는가를 규명해 내었다.

3. 향후 기대효과
 본 연구는 최근 발견되어 보고된 불소 이온 통로의 구조-기능 규명에 좋은 기초를 제공할 것이다. 그리고 사람을 비롯한 고등 생물체에서 염소/수소 교환 수송체, 염소 이온 통로의 기능 제어 기전을 개발하여 이들 단백질들의 기능 장애로 인해 발생하는 여러가지 질병을 이해하고 치료하는 데 좋은 연구 배경을 제시할 것이다.
 세계적으로도 이온 통로등의 세포막 단백질 연구에 전기생리, 세포막 생화학, 결정구조 파악 등의 최신 연구 기법을 망라하여 동시에 수행할 수 있는 과학자는 2003년 노벨 화학상을 수상한 록펠러대학의 매키넌(Roderick Mackinnon) 교수를 포함에 아직까지 소수 연구자들뿐이다.
 임현호 박사 연구팀은 향후 한국뇌연구원이 신경세포 기능의 이해의 필수적인 이온 통로, 수송체 단백질의 삼차원 구조파악, 분자적 기능 연구의 메카가 되기 위해 최선의 노력을 경주할 것이라 전했다.



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