[신나는 공부/신기한 첨단과학기술의 세계]<2>미토콘드리아 도서관

파킨슨병 당뇨… ‘퇴행성 질환’의 비밀을 밝힌다

《신나는 공부는 10회에 걸쳐 ‘신기한 첨단과학기술의 세계’를 소개한다. 교육과학기술부가 세계 최정상급 과학기술을 확보하기 위한 목적으로 1999년부터 진행한 프로젝트 ‘21세기 프런티어 연구개발사업’ 내용을 토대로 요즘 떠오르는 첨단과학기술에 대해 속속들이 살펴본다.》

전자현미경으로 본 미토콘드리아. 동아일보DB

미토콘드리아는 세포 안의 작은 기관으로 세포호흡에 관여한다. 세포호흡이란 세포가 산소를 흡수하고 이를 일종의 에너지로 변환시킨 뒤 이산화탄소를 배출하는 과정을 뜻한다. 세포호흡이 활발하게 일어나는 세포일수록 미토콘드리아 수가 많다. 사람의 간세포에는 1000∼3000개, 난자에는 10만 개 이상 미토콘드리아가 존재한다.

미토콘드리아에는 세포핵 속에 존재하는 유전자(DNA)와는 다른 자신만의 DNA가 있다. 부모에게서 반반씩 물려받는 세포핵 속 DNA와는 다르게 미토콘드리아 DNA는 난자에만 존재한다. 즉, 이는 오로지 어머니에게서만 물려받는 것이다. 세포핵 속 DNA보다 구조가 단순하고 길이가 짧아 염기서열을 파악하기가 용이하다.

미토콘드리아의 구조와 기능에 이상이 발생하면 ‘파킨슨병’, ‘알츠하이머’, ‘당뇨’ 등 이른바 ‘퇴행성 질환’이라고 불리는 증상이 나타난다. 이를 예방하기 위해 우리나라를 비롯한 세계 각국에서 미토콘드리아의 비밀을 밝히는 연구 프로젝트가 활발하게 진행되고 있다.

권재철 프런티어연구성과지원센터 사무국장

우리나라의 대표적 미토콘드리아 연구 프로젝트는 ‘미토콘드리아 도서관 구축 작업’이다. 미토콘드리아 도서관이란 미토콘드리아와 관련된 각종 실험데이터를 모아둔 정보체계를 의미한다. 이는 교과부가 추진하는 ‘21세기 프런티어 연구개발사업’의 일환으로 진행되는 연구 프로젝트로 2002년 공식 출범한 ‘프로테오믹스기술개발사업단’ 연구진이 참여한다. 프로테오믹스는 단백질을 뜻하는 ‘프로테인(protein)’과 전체라는 의미의 ‘옴(ome)’을 합성한 단어로 특정 세포 속에 존재하는 단백질을 총체적으로 연구하는 학문이다.

미토콘드리아 도서관 구축작업에는 ‘바이오 인포매틱스’와 ‘첨단 질량분석 기술’ 등 컴퓨터를 활용해 생물학적 데이터를 분석 활용하는 최첨단 기술이 사용된다. 미토콘드리아를 구성하는 모든 단백질에 대한 정보를 모으고 분석 자료를 축적한 ‘과학실험 도서관’이 구축된다면 언제 어느 때라도 필요한 정보를 찾아 활용할 수 있어 각종 질병을 예방할 수 있다.

권재철 프런티어연구성과지원센터 사무국장