https://www.gtonline.or.kr/kor/gtbase/all/data/tech/dataView.do?cPage=1&sch_gtbase_cd=&sch_national_cd=&sch_tech_1st_gbn_cd=&sch_tech_2nd_gbn_cd=&searchField=&keyword=&data_sid=238132

 ◈ ACTOMYOSIN RING 프로젝트 배경 및 목표

  - 세포분열은 생명 유지에 있어 중요한 기능을 하는 기본원리이지만 아직 완전히 탐구되지 않은 연구 영역이다.

  - 세포분열에는 세포를 두 딸세포로 나눌 수 있는 장치가 필요하다. 인간을 포함한 많은 유기체에서 이 과정은 액틴과 미오신과 같은 단백질로 구성된 장치에 의해 이루어지며, 이들은 또한 근육의 힘 생성과정에서도 큰 역할을 한다. 액토미오신은 많은 세포 유형을 나누는 고리로 구성된다.

  - 한편 액토미오신 변이는 심근병증 및 일부 암과 같은 여러 질병에서 발견된다. 이 때문에 액토미오신 고리 조직 및 고리 조립의 메커니즘을 이해하는 것은 질병의 발병 기전 연구에 지대한 영향을 미칠 것으로 보인다.

  - ACTOMYOSIN RING 프로젝트는 다수의 진핵생물에서 세포질 분열을 촉진하는 세포운동성 액토미오신 고리 조립의 기반이 되는 분자 메커니즘을 이해하는 것을 목표로 한다.

  - 구체적인 목표는 다음과 같다.

   ① 유전 코드 확장 및 클릭 화학*을 사용하여 액틴 필라멘트가 핵이 생성되는 위치를 어떻게 찾아내는지에 대한 연구

    * 클릭 화학(Click chemistry): 2가지 성분을 컴퓨터 마우스를 클릭하는 것처럼 간단하고 효율적으로 연결해 화합물을 얻는 기술

   ② 세포 운동성 고리에서 액틴 필라멘트의 극성 형성 원리연구

   ③ 고리 조립에서 액틴의 기능 이해

   ④ 액토미오신의 재구성 시 지지된 이중층과 투과성 원형질체를 사용하는 고리 조립 원리 파악

 ◈ 액토미오신 고리(actomyosin ring)

  - 핵이 있는 진핵 세포의 분열에 관여하는 핵심 구조물 중 하나인 액토미오신 고리(actomyosin ring)는 졸라매는 끈처럼 수축하여 세포를 둘로 나누는 복잡한 원형의 단백질이다.

  - 액토미오신 고리는 근육과 유사한 방식으로 행동한다. 미오신 운동 단백질은 액틴으로 만들어진 필라멘트를 잡아당겨 단백질을 이동시킨다. 이 세포 장치는 120가지 이상의 서로 다른 유형의 단백질로 구성된다. 일부 구성 요소는 약 40초마다 끊임없이 스스로 재활용하므로 현미경으로 연구하는 데 있어 큰 어려움이 있다.

 ◈ 프로젝트 의의 및 성과

  - Warwick 대학의 생물 의학 교수인 Mohan Balasbramanian은 “무엇인가를 이해하고 싶다면 그것을 동일하게 재구축하는 것부터 시작해야 한다”라고 말한 바 있다.

  - 유럽 연구 위원회(European Research Council)가 지원하는 EU 자금 지원 ACTOMYOSIN RING 프로젝트는 개별 구성 요소를 가지고 액토미오신 고리를 완벽하게 재건하는 것을 목표로 한다. 효모 세포를 모델로 사용하여 일련의 최첨단 생화학 및 영상 기술을 사용한 모든 고리 단백질을 정제하고 고리 조립에 관여하는 장치들을 재구성했다.

  - 고리 장치의 재구성을 통해 고리 구조 이면의 물리적 원리에 대해 관찰을 할 수 있었다. 이를 통해 고리가 조립되면 다른 단백질에 의해 제한되지 않는 한 최소 곡률 경로를 취하는 사실을 찾아냈다. 또한 구부러진 형태에서 액틴 필라멘트를 안정화하는 데 중요한 역할을 하는 몇 가지 핵심 단백질을 확인했다.

  - 이 프로젝트의 주요 성과 중 또 다른 하나는 액틴을 정제하는 방법 개발이다. 동물의 골격근에서 수집하는 대신 이제 모든 유기체의 액틴 유전자를 사용한 유전자 조작된 효모를 사용하여 실험실에서 필요한 단백질을 직접 생성하는 것이 가능하게 되었다.