기본 콘텐츠로 건너뛰기

청자고동의 독을 약물로 개발한다?



(In the wild, cone snails harpoon their prey as it swims by. In the lab, the cone snail has learned to exchange venom for dinner. Here, a snail extends its proboscis and discharges a shot of venom into a latex-topped tube. Credit: Alex Holt/NIST)


 청자고둥 (Cone snail)은 아름다운 껍데기 때문에 수집가에게 인기가 좋지만, 사실 과학자들에게는 강력한 독을 가진 무척추동물로 더 잘 알려져 있습니다. 청자고둥은 작은 물고기나 무척추동물을 잡아 먹는 포식자로 속도는 느리지만, 매우 강력한 독을 이용해서 먹이를 잡습니다. 과학자들은 이 독 자체가 매우 흥미로운 물질일 뿐 아니라 의료용으로 활용될 가능성이 크다고 보고 있습니다. 앞서 소개한 인슐린을 독으로 사용하는 청자고둥도 그런 사례입니다. 



 미국 국립표준기술 연구소 (National Institute of Standards and Technology (NIST))의 프랭크 마리(Frank Marí)와 그의 연구팀은 15년 동안 다양한 청자고둥의 독을 연구해왔습니다. 이중에는 사람에게 위험한 것도 있지만, 여러 가지 독특한 독의 작용 기전을 연구하면 유용한 약물 개발에 응용할 수 있기 때문입니다. 


 연구팀이 집중 연구한 청자고둥은 캘리포니아에서 페루까지 태평양 동쪽 연안에서 서식하는 종인 보라색 청자고둥 purple cone snail (Conus purpurascens)입니다. 이 청자 고둥은 매우 느린 생물체지만 매우 독특한 무기를 통해 자신보다 빠른 물고기를 잡을 수 있습니다. 몸안에 작살 모양으로 생긴 이빨을 지니고 있어 이를 발사해 먹이를 마비시키는 것입니다. 놀랍게도 이 이빨은 1회용이며 20개 정도 내장하고 있습니다. 자연계에서 가장 독특한 발사 무기 가운데 하나인 셈입니다. 먹을 때는 이빨을 사용하지 않고 통채로 삼켜서 소화시킵니다. 


 연구팀은 이 독을 연구해서 3편의 논문으로 발표했습니다. Scientific Report에 발표된 논문은 신경독인 Conotoxin에 대한 것입니다. 다른 독과 마찬가지로 보라색 청자고둥의 독 역시 여러 가지 독성물질이 혼합된 것이지만, 특히 주목을 끄는 것은 순식간에 신경을 마비시키는 신경독입니다. 이 빠른 작용 기전을 이해하는 것은 앞으로 속효성 약물, 특히 항암제 개발에 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 동시에 이 독이 신경뿐 아니라 면역 시스템에도 영향을 준다는 흥미로운 발견도 같이 보고되었습니다. 


 두 번째 논문은 Journal of Proteomics에 발표되었는데, 다른 독성 물질인 Conohyal-P1에 대한 것입니다. 다른 많은 동물독과 마찬가지로 청자고둥에 독에도 세포막을 약하게 하거나 녹이는 성분이 있습니다. 흥미로운 사실은 이 독과 비슷한 성분이 포유류의 정자에서도 발견된다는 점입니다. 그 목적은 난자의 세포막을 녹이고 들어가는 것입니다. 연구팀은 Conohyal-P1을 ultrahigh-resolution mass spectrometer로 분석해 연구했습니다. 어쩌면 여기서 불임치료에 도움이 되는 연구 결과가 나올지도 모릅니다. 


 세 번째 논문은 journal Neuropharmacology에 발표되었으며 conotoxin을 이용해서 초파리의 뇌의 반응을 조사한 것입니다. 연구팀은 초파리 동물 모델을 통해 이 물질이 운동이나 중독에 관련되는 신경 중추에 영향을 준다는 사실을 알아냈습니다. 이는 앞으로 파킨슨 병 같은 질환에 치료 물질로 개발될 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 


 청자고둥의 독을 비롯해 자연계에 존재하는 여러 가지 독은 약물로 개발될 잠재력을 지니고 있습니다. 이미 많은 약물이 자연독에서 개발되었으니 사실 새삼스러울 것도 없는 이야기지만, 이 사실은 우리가 희귀종을 포함해서 자연 생태계를 보호해야 하는 이유를 말해줍니다. 지금은 아무 경제적 가치가 없는 생물종이 미래에는 인류를 위해 귀중한 자원을 제공할 수 있기 때문입니다. 


 참고 


Alberto Padilla et al, Effects of α-conotoxin ImI on TNF-α, IL-8 and TGF-β expression by human macrophage-like cells derived from THP-1 pre-monocytic leukemic cells, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-11586-2


댓글

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...