노화나 질병으로 인해 혈관 창문에 문제가 생기면, 물질 교환이 활발하지 않아 장기의 염증, 대사 장애 및 퇴행성 변화를 초래하는 등 질병의 원인이 될 수 있지만 그동안 혈관 내부의 창문이 어떤 기전에 의해 형성되는지조차 정확하게 밝혀지지 않았다.

이런 가운데 모세혈관의 창문이 ‘세포막 소포체 연관 단백질(PLVAP)’ 분자의 움직임과 결합 형태에 따라 형성되고 그 패턴이 결정된다는 연구결과가 발표됐다.

울산의대 서울아산병원 안과 이준엽 교수(의생명연구소 중개의과학연구단)·대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 서대하 교수팀은 PLVAP에 집중해 단분자 이미징과 머신러닝을 통해 수학적 분석을 한 결과, PLVAP 분자가 혈관내피세포의 세포막에서 불규칙적으로 이동하다가 이들의 상호작용으로 분자끼리 결합하는 소중합체(올리고머)를 형성하면 이동을 멈추고 육각형 배열을 만드는 것을 확인했다. 

(사진 : 서울아산병원 이준엽 교수, 대구경북과학기술원 서대하 교수)

이 분포의 규칙성과 패턴은 전자현미경으로 관찰되는 조직의 모세혈관 창문의 크기와 간격과 일치하는 것을 발견했다. 

즉 PLVAP 분자들의 움직임과 결합 형태에 따라 혈관 창문의 형성과 그 패턴이 결정되며, 이러한 전환은 가역적인 현상인 것을 확인했다. 교수팀은 동물모델에서도 동일한 사실을 확인했다.

이준엽 교수는 “이번 연구는 혈관이 창문을 형성하는 기전을 최초로 규명했을 뿐 아니라 그 위치와 패턴이 주변 환경의 영향을 받아 역동적으로 변화할 수 있음을 증명한 획기적인 연구 결과이다.”라며, “PLVAP 분자를 조절함으로써 노화와 관련된 황반변성이나 퇴행성 뇌질환 등 난치성 질병들의 병인을 규명하고 새로운 치료법을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 선도연구센터(ERC 자성기반라이프케어연구센터), DGIST의 HrHr+, 그랜드챌린지연구혁신프로젝트(D-GRIP)의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구결과는 화학분야 저명한 학술지 ‘Nano Letters(피인용지수 10.8)’에 최근 게재됐다.

한편 모세혈관의 한 종류인 ‘창문형 모세혈관’은 세포막에는 작은 창문들이 뚫려있고 이들은 가림막(diaphragm)으로 일부 닫혀있는 구조다. 

뇌, 안구, 신장, 갑상선, 장 점막 등의 주요 장기에 주로 분포한다. 

모세혈관의 작은 구멍인 창문 틈으로 산소와 영양분 등 신속한 물질 교환이 가능하며, 가림막은 혈액 속 중요한 물질들이 새지 않고 정상적으로 순환될 수 있도록 하는 문지기 역할을 한다.

이때 창문과 가림막 구조를 구성하는 세포막 소포체 연관 단백질(PLVAP)이 혈관내피세포를 통과하는 물질 이동 과정에 소낭(물질을 감싸는 주머니)을 형성하여 혈관 투과성을 조절하는 중요한 단백질로 알려져 있었다.

[메디컬월드뉴스 김영신 기자]

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