연구진은 뇌신경세포 사이에서 신경물질을 전달하는 스네어(SNARE) 단백질의 숨겨진 구조와 작동원리를 규명하는데 성공했다. 이 단백질의 세포막 융합기능은 퇴행성 뇌질환이나 신경질환과 밀접한 연관이 있다.

뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달물질을 저장하는 주머니가 세포막과 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달 물질 분출에 핵심적 역할을 한다. 지금까지 학계에서는 스네어 단백질이 신경물질을 주고받는 과정을 조절한다고 추정해 왔지만 그 구조와 기능을 명확히 밝혀내진 못했다.

연구진은 자기력 나노집게를 이용, 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노 미터수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하는 데 성공했다. 이를 통해 스네어 단백질에 숨겨진 중간구조가 존재하며, 이 구조에 대한 정밀측정 결과 중간상태가 어떤 구조를 갖는지 밝혀냈다.

윤태영 교수는 “생체단백질이 갖는 숨겨진 구조와 작동원리를 직접 관찰하는 것과 동일한 연구 결과를 일궈냈다”며 “이 기술은 향후 학제적 융합연구에 매우 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구에는 물리학과 윤태영 교수와 김기범 연구교수의 주도 아래 이뤄졌다. 조융훈 KAIST 물리학과 조용훈 교수, 민두영 박사과정생도 연구에 참여했다. 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 16일자에 게재됐다.