▲ (左부터) 세포 내 골격단백질이 성장한 인공세포, 광합성을 통해 골격 단백질을 만들어내고 있다. 미토콘드리아와 세포막 내부에서 광합성으로 유도된 세포 골격단백질과 이를 제어하는 모식도

한미 공동 연구진이 생물 단백질을 재조립해 스스로 대사 활동을 하는 인공세포를 만들었다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 신관우 서강대학교 교수, 케빈 파커 하버드대학교 교수, 안태규 성균관대학교 교수 및 정광환 서강대학교 교수가 공동연구를 통해 살아있는 세포와 동일한 형태와 기능을 가지며, 빛을 사용하여 스스로 에너지를 생산하는 인공세포를 제작하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

인공세포는 광합성을 통한 에너지 전환, 미토콘드리아를 이용한 생체 에너지(ATP) 생산 그리고 이를 이용한 세포 내 물질 합성 등이 가능한 인공구조체이다.

연구팀은 시금치에서 광합성 단백질과 박테리아에서 광전환 단백질을 추출한 후 빛을 이용해 생체에너지(ATP)를 생산할 수 있는 인공 미토콘드리아를 제작했다. 제작된 인공 미토콘드리아에 인공세포막을 삽입했다.

이렇게 만들어진 인공 미토콘드리아에서는 빛을 사용해 스스로 생체에너지를 생산하고 이를 이용해 세포의 움직임과 형태를 구성하는 골격 단백질을 스스로 합성해 움직이는 인공세포를 만들었다.

연구진은 개발된 세포는 빛을 사용해 스스로 생체에너지를 생산하며, 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성하고, 또한 빛에 반응하여 스스로 움직임을 보였으며 이는 마치 원시적 형태의 살아있는 세포와 유사하다고 이야기했다.

신관우 교수는 “이 연구성과는 살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구성과이며, 스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 인간이 만들어낼 수 있다는 가능성을 보여준 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행됐다. 또한 국제적인 학술지 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 5월 28일 자에 게재되었으며, 네이처(Nature)의 하이라이트(highlight)로 소개되었다.