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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-04-21
과학자들은 오랫동안 찾고 있던 정자가 난자의 표면에 정확하게 결합하도록 하는 단백질을 발견했다. 이 발견은 임신을 가능하게 하는 과정을 이해하는데 중요한 단계이며 궁극적으로 새로운 형태의 피임법이나 불임치료로 이어질 수 있을 것이다. 미국 뉴욕에 위치한 마운트 사이나이 병원 (Mount Sinai)의 아이칸 의대 (Icahn School of Medicine)의 생화학자이며 발달생물학자인 폴 와사맨 (Paul Wassarman)은 “이번 연구는 정자가 난자에 결합할 때 중요한 역할을 하는 단백질 두 가지에 대해서 알고 있기 때문에 중요하다”고 말했다.
이번 연구결과는 영국의 웰컴재단 생거 연구소 (Wellcome Trust Sanger Institute)의 생화학자인 개빈 라이트 (Gavin Wright)가 수행한 연구로서 학술지 <네이처>지에 발표되었다. 그의 연구팀은 지난 2005년에 정자세포의 표면에서 발표된 이즈모 1(Izumo1)이라고 불리는 단백질에 대한 대응 단백질을 찾았다. 과학자들은 이즈모1 단백질은 정자가 난자에 결합하여 수정되도록 한다는 것을 알고 있었다 (Inoue, N., Ikawa, M., Isotani, A. & Okabe, M. 2005). 하지만 난자의 표면에서는 어떤 단백질이 이즈모 1과 결합하는지에 대해서는 아무도 모르고 있었다. 이 입자들은 상당히 약하게 결합하기 때문에 이 결합과정에 연관되는 단백질을 찾아내는 것은 어려운 일이다. 라이트의 연구팀은 이즈모 1 단백질이 덩어리로 뭉치도록 했으며 난자세포 단백질에 대한 조사는 세포 배양과정에서 이 덩어리에 결합하게 될 것이라고 생각했다. 라이트는 많은 개별 직물구조에서 벨크로 부착포를 만드는 기술을 비교했다. 그는 “각각 작은 고리는 약하게 붙어있다. 하지만 하나의 배열상태로 덩어리를 이루고 있을 때 잠깐 동안의 상호작용은 안정되고 결국 발견될 수 있다”고 말했다.
이 방법을 이용해서 연구팀은 실험쥐의 난자세포의 표면에 존재하고 있는 엽산 수용체 4 (folate receptor 4)라 불리는 단백질에 고리를 걸게 된다. 라이트의 연구팀은 이 난자의 단백질의 이름을 로마시대의 수정과 결혼의 여신의 이름을 따라 주노 (Juno)라고 다시 명명했다. 이즈모 1은 또한 일본의 결혼신사의 생식의 문화적 상징의 이름을 따라 명명된 것이다. 연구팀은 주노가 또한 인간을 포함한 포유류에서 존재하며 이것이 없이는 생식이 불가능하다고 말했다. 연구팀은 또한 주노가 없는 암컷 실험쥐는 건강했지만 생식이 불가능했다는 점을 발견했다. 이 연구를 통해서 주노-이즈노1의 파트너십은 생식에 있어서 핵심적이라는 것을 발견했다는 것을 의미한다.
라이트의 연구팀은 또한 주노가 다른 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다. 난자가 일단 수정되는 경우에 다른 정자세포가 결합하는 것을 막는 역할이다. 한 개의 정자세포가 난자와 결합한 후에 주노는 난자의 세포 표면에서 30~45분 뒤에 사라지게 된다. 이번 발견은 바로 불임치료에 사용될 수 있다고 라이트는 말했다. 임신이 어려운 여성은 주노 단백질이 없는지 아니면 이상이 있는지 여부를 테스트할 수 있을 것이라고 말했다. 만일 그렇다면 단일 정자세포를 직접 난자에 주입하는 방법(intracytoplasmic sperm injection)을 시도할 수 있다. 하지만 얼마나 많은 여성들이 이 혜택을 받을 수 있을지는 아직 알 수 없다. 그 이유는 주노가 수정과 연관되어 있는지에 대한 연구가 이루어지지 않았기 때문이다. 이번 발견은 또한 잠재적으로 정자와 난자가 결합하는 것을 막아 피임할 수 있게 할 수 있다. 과학자들은 현재 주노-이즈모1 구조를 연구할 수 있으며 와사맨은 새로운 형태의 피임약을 개발할 수 있다고 말했다.
출처: <네이처> 2014년 4월 17일 (Nature doi:10.1038/nature.2014.15058)
원문참조:
Bianchi, E., Doe, B., Goulding, D. & Wright, G. J. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13203 (2014).
Inoue, N., Ikawa, M., Isotani, A. & Okabe, M. Nature 434, 234?238 (2005).
nature13203-f1.jpg
http://www.nature.com/news/scientists-find-protein-that-unites-cell-and-egg-1.15058
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