한·미 연구진 “스스로 광합성하는 인공세포 개발”

A. 세포 내 골격단백질이 성장한 인공세포의 사진, B. 세포막 내부의 광합성을 통해 골격단백질이 만들어내는 인공세포의 움직임, C/D. 미토콘드리아와 세포막 내부에서 광합성으로 유도된 세포 골격단백질, 그리고 이를 제어하는 모식도 [자료 과학기술정보통신부]

한국과 미국 공동연구진이 스스로 광합성하는 인공세포를 제작하는 데 성공했다.

“세포모사체로 활용 가능”

과학기술정보통신부는 신관우ㆍ정광환 서강대 교수와 케빈 파커 미 하버드대 교수, 안태규 성균관대 교수가 공동 연구를 통해 살아있는 세포와 같은 형태와 기능을 가지며, 빛을 사용해 스스로 에너지를 생산하는 인공세포를 제작했다고 28일 밝혔다.

연구팀에 따르면 이 스스로 광합성하는 인공세포는 세포에서 일어나는 여러 의학적 부작용 등을 밝힐 수 있는 ‘세포 모사체’로 사용될 수 있을 전망이다. 연구팀은 식물에서 광합성 단백질과 박테리아에서 광전환 단백질을 추출한 후 세포와 유사한 형태로 재조합해 인공세포를 제작했다. 개발된 세포는 빛을 사용해 스스로 성장과 생식에 필요한 에너지원인 ‘생체에너지’(ATP)를 생산한다. 또 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성하고 빛에 반응하여 스스로 움직임을 보였다. 이는 원시적 형태의 살아있는 세포와 유사하다는 게 연구팀의 설명이다.

외부환경에 따라 인공세포는 최소 한 달까지 대사활동을 지속하며 광합성을 할 수 있다. 이는 진화 초기 단계 세포와 매우 유사한 형태로, 현재까지 인공적으로 구현된 세포 중 가장 진화한 형태와 기능이 있다고 연구진은 평가했다.

신관우 교수는 “살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구 성과”라며 “스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 만들어낼 가능성을 보여준 것”이라고 연구 의의를 설명했다.

과기정통부 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 28일 자에 게재됐다.

한영혜 기자 han.younghye@joongang.co.kr