암 전이 막을 수 있을까…세포 이동시 내부물질 흐름 새롭게 발견

세포 내에서 세포 이동에 관여하는 액틴 단백질(흰색 점)을 3차원 단일 분자 초고해상도 현미경(iPALM)으로 촬영한 사진. 세포 구조는 활발한 유체 흐름이 일어나는 영역과 세포 내부의 나머지 부분을 분리하는 벽과 같은 장벽을 형성한다. OHSU/Christine Torres Hicks 제공

미국 과학자들이 세포 이동에 관여하는 세포 내부 물질의 흐름을 새로 발견했다. 연구성과는 암세포 전이를 막거나 상처를 치유하고 조직을 재생하는 데 활용될 것으로 기대된다.

부부 과학자인 캐서린 갤브레이스, 제임스 갤브레이스 미국 오리건 보건과학대(OHSU) 교수팀은 세포가 이동에 필요한 단백질을 진행 방향인 앞쪽으로 이동시키는 메커니즘을 규명하고 연구결과를 30일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개했다.

수십 년 동안 생물학 교과서는 세포 내부를 자유롭게 떠다니는 단백질 대다수가 보통 확산으로 이동한다고 가르쳐 왔다.

연구팀은 살아있는 세포를 초고해상도로 관찰할 수 있는 현미경을 활용해 세포의 이동을 돕는 핵심 단백질인 액틴이 세포가 움직이는 방향 기준 앞쪽으로 빠르게 밀려 나가는 파동을 관찰했다. 확산보다 훨씬 빠르게 액틴을 포함한 세포 내 물질들을 앞으로 밀어내는 흐름이 확인된 것이다.

제임스 갤브레이스 교수는 "세포가 움직이는 방향 기준 뒤쪽을 압축해 물질을 앞쪽으로 보낼 수 있다는 사실을 발견했다"며 스펀지를 절반만 쥐어짜면 물이 나머지 절반으로 이동하는 상황에 비유했다.

발견된 세포 내부의 물질 흐름은 세포 이동뿐 아니라 면역 반응, 조직 복구 반응을 촉진하는 것으로 확인됐다. 주로 세포 가장자리를 따라서 흐름이 유도됐다. 액틴과 근섬유 단백질인 미오신 응축체가 세포 안쪽 공간과 물리적 장벽을 만드는 것이 확인됐다.

연구팀은 "발견된 세포 내 물질 흐름은 항상 존재해 왔던 것"이라며 "세포가 이를 어떻게 활용하는지 알게 됐다"고 설명했다.

연구팀은 연구결과를 바탕으로 암세포의 이동을 차단할 수 있는 방법을 찾아내는 등 암 연구와 약물 전달, 조직 재생, 합성 생물학 분야에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41467-026-70688-6

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]