BK 이온채널의 작동 메커니즘 규명… 뇌전증·고혈압 치료 실마리 될까?
세포 내 이온 흐름을 조절하는 BK 채널에 ‘볼 앤 체인(ball-and-chain)’ 방식의 차단 메커니즘이 적용된다는 사실이 밝혀졌습니다.
이번 연구는 신경 흥분이나 혈압 조절 같은 생리적 현상 이해는 물론, 뇌전증과 고혈압 등의 치료법 개발에도 기여할 수 있을 것으로 전망됩니다.
BK 채널, 생명 기능에 필수적인 이온 흐름 조절
BK 채널은 ‘Big Potassium’의 약자로, 세포막에서 칼륨이온이 외부로 나가는 것을 조절합니다.
이 채널은 신경 신호 전달, 근육 수축, 혈관 확장, 청각 처리 등 다양한 기능에 관여합니다.
BK 채널의 기능 이상은 뇌전증, 운동장애, 고혈압, 청각 손실과 같은 여러 질환과 연관돼 있어, 그 조절 메커니즘을 이해하는 것이 매우 중요합니다.
“볼 앤 체인” 메커니즘, 구조적 증거로 확립
이번 연구는 미국 와일코넬의과대학 연구진이 수행했으며, BK 채널의 작동 원리에 대한 오랜 가설인 ‘볼 앤 체인’ 모델을 구조적으로 최초로 증명했습니다.
- 해당 메커니즘은 유연한 단백질 사슬이 채널 입구를 잠그는 구조입니다.
- 이중 첫 3개의 아미노산이 채널과 결합하는 데 핵심 역할을 합니다.
- 나머지 사슬은 유연하게 움직이며 채널을 막거나 열 수 있도록 작동합니다.
연구팀은 이러한 구조를 고성능 극저온 전자현미경(cryo-EM)과 컴퓨터 모델링 기술을 통해 시각화하는 데 성공했습니다.
박테리아 채널 모델에서 포유류 채널 구조로 확장
연구팀은 과거 박테리아의 MthK 채널에서도 유사한 구조를 발견한 바 있으며, 이번에는 포유류에서 발견된 BK 채널의 일종인 Slo1에서 같은 방식이 존재함을 확인했습니다.
이로써 단순 생물에서 복잡한 동물에 이르는 채널 작동 원리가 보편적으로 적용될 수 있다는 가능성을 보여주었습니다.
막지질과 BK 채널의 연계 조절 기능도 연구 중
현재 연구진은 세포막을 구성하는 지질 분자들이 BK 채널 기능에 어떤 영향을 주는지에 대해서도 추가 조사를 진행하고 있습니다.
이 같은 연구는 앞으로 이온채널 조절을 기반으로 한 새로운 약물 개발에 실질적인 단서를 제시할 수 있습니다.
핵심 요약
- BK 채널은 신경 전도, 혈압 조절 등 생명 활동에 필수적인 칼륨이온 흐름을 조절합니다.
- 연구진은 ‘볼 앤 체인’ 방식으로 채널을 잠그는 구조를 고해상도 이미징 기법으로 확인했습니다.
- 첫 3개의 아미노산이 채널 차단에 중요하며, 유연한 단백질 사슬이 작동합니다.
- 이 메커니즘은 박테리아뿐 아니라 포유류 채널에서도 공통적으로 나타납니다.
- 앞으로 BK 채널 조절을 통한 질병 치료 접근이 기대됩니다.
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