정자가 난자 찾는 길잡이는 PMCA단백질

[요약]일본 도쿄대 연구진이 친화도 칼럼 크래마토그래피와 초고속카메라 등을 이용해 성계의 정자가 난자를 찾아가는데 핵심적인 역할을 하는 단백질 PMCA를 찾는데 성공했다. PMCA단백질을 이용하면 난임이나 불임치료뿐아니라 신약 개발도 가능해질 전망이다(2018.11)

일본 도쿄대 연구진이 정자의 세포막에 있는 특정 단백질이 난자를 찾는 데 핵심적인 역할을 한다는 사실을 발견했다. PMCA 단백질은 난자가 같은 종의 난자와 어떻게 상호작용하는지 설명하는데 핵심 역할을 한다. PMCA를 타깃으로 한 신약 개발도 가능해질 전망이다.

도쿄대 마나부 요시다 교수 연구팀은 정자의 행동 원리를 연구하고 있다. 정자 세포, 박테리아 및 다른 미생물은 화학물질의 농도 차이 성질을 이용해 다른 물체에 접근한다. 난자세포는 정자를 유인하는 유인 물질을 방출하고 이를 감지한 정자는 난자를 향해 이동한다. 이 같은 ‘정자의 주화성’은 1912년 미국의 발생학자 프랭크 릴리가 성게의 정자와 난자를 이용해 처음 관찰하는데 성공하면서 학계에 알려졌다. 

도쿄대 연구진은 해양생물인 멍게에서 PMCA 단백질의 작용을 관찰했다. 연구를 주도한 요시다 교수는 “우리는 칼슘 수송 단백질인 원형질막 Ca2+ATPase(PMCA)가 정자가 화학물질을 따라 이동하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다”고 말했다. PMCA는 멍게의 정자 꼬리 또는 편모 세포막에 풍부하며 종특이적인 유인 물질에 결합해 편모의 파동 패턴을 변화시켜 정자 세포의 움직임을 조절한다.

연구팀은 관찰된 효과를 측정하기 위해 다양한 기술을 사용했다. 연구진은 난자가 방출한 유인 물질을 분리하기 위해 친화도 칼럼 크로마토그래피, 레이저 기반 질량 분석법(레이저를 이용해 화학물질 성분을 확인하는 레이저 기반 질량 분석법), quartz crystal 마이크로밸런스, 세밀한 마이크로스코픽 계량, 초고속 카메라 등을 사용했다.

연구진은 “이러한 방법을 통해 우리는 PMCA가 세포질의 칼슘 조절에 관여한다는 것을 발견했다”며 “이전에는 PMCA의 역할이 없다고 생각했었는 데 이를 이용한 약물 연구가 가능해질 것으로 기대한다”고 말했다. 

이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 2018년 11월 9일 실렸다.