대구경북과학기술원(이하 DGIST)는 뇌·인지과학전공 서병창 교수팀이 신경세포와 심장세포에 존재하는 칼슘채널 복합체의 작용원리를 세포내에서 실시간으로 관찰·규명했다고 15일 밝혔다.

칼슘채널(Calcium Channel) 복합체는 알파1(α1), 베타(β), 알파2감마(α2δ) 소단위체로 구성돼 있으며 이러한 소단위체들은 칼슘채널이 세포내 칼슘이온 유입 조절을 통해 다양한 생리현상을 조절하는데 중요한 역할을 한다.

많은 과학자들이 복합체의 작용원리 규명과 분석에 집중했지만 이를 실시간으로 검증하는데 어려움이 있었다.

서 교수팀은 먼저 ‘라파마이신 유도 FKBP-FRB 이합체화 기법’을 변형·적용함으로써 칼슘채널 β소단위체를 세포소기관으로 움직이도록 유도해 눈으로 실시간 관찰이 가능한 환경을 조성했다. 그 후 패치클램프 기법을 사용해 그동안 연구가 불가능했던 칼슘채널 내 여러 소단위체의 작용원리뿐만 아니라 소단위체간의 상호작용을 규명했다.

또 칼슘채널 내에서 β소단위체가 혼자 발현될 경우에는 α1소단위체와 안정적으로 결합하지만 다른 유형의 β소단위체가 같은 칼슘채널 내 2개 이상 존재할 경우 β소단위체들간의 상호 경쟁으로 기존의 α1·β결합 소단위체의 β소단위체가 다른 단일 β소단위체로 대체되며 안정성이 저하되는 사실을 규명했다.

이는 소단위체간의 경쟁적 작용으로 인해 살아있는 세포 속 칼슘채널에서 α1·β결합 소단위체의 역동적인 결합을 실시간으로 관찰함으로써 관련 연구에 새로운 지평을 연 것이라 할 수 있다.

이외에도 칼슘채널 α1·β결합 소단위체가 분리하며 발생하는 채널내 칼슘유입 감소, 채널 차단속도 저하, 세포막 인지질에 의한 칼슘채널 활성도 감소 등 소단위체 작용에 의한 새로운 현상도 함께 발견했다.