가천대 약학대학 심원식 교수의 지도로 약학과 6학년 김태준(25)과 유지영(25) 두 학생이 공동 제1저자로 참여한 이번 논문은 국제저명학술지인 ‘Journal of Fluorescence (Impact Factor: 1.461)’에 게재될 예정이다.

논문명은 ‘녹색형광단백질 기반 칼슘 표지자 GCaMP3의 시스테인 단일치환에 의한 민감도 향상(Substitution with a Single Cysteine in the Green Fluorescent Protein-Based Calcium Indicator GCaMP3 Enhances Calcium Sensitivity)’이며, 지난 8월 8일 온라인상에 먼저 공개됐다. 

칼슘 이온의 변화는 외부 자극이 세포로 전달되는 과정에서 핵심적인 역할을 하므로 세포 반응을 이해하는데 매우 중요하다. 이러한 칼슘의 측정을 위해서는 특별한 기법이 필요한데, 이 중 칼슘과 결합 시 녹색 형광을 띄는 단백질인 GCaMP3(지캠프쓰리)를 이용한 측정법이 각광을 받고 있다. 그러나, GCaMP3는 상대적으로 낮은 민감도와 특이성이 문제로 지적되어 왔다.

김태준·유지영 학생은 이 GCaMP3의 한 아미노산의 종류를 바꾸어 형광민감도가 크게 개선된 ‘Cys330-GCaMP3’(시스330-지캠프쓰리)를 개발하는데 성공했다.

두 학생은 새로운 형광단백질이 동일한 조건에서 기존 GCaMP3에 비해 칼슘 형광 민감도가 크게 증가했으며, 특히 아미노산의 한 종류인 시스테인으로의 치환이 민감도 향상에 있어서 결정적임을 밝혀냈다.

이들 학생이 개발한 형광 단백질 ‘Cys330-GCaMP3’는 고전적인 화학물질기반 칼슘 표지자와 비교했을 때 실험 과정을 간소화할 수 있으며 압도적으로 우수한 형광 민감도를 보였다.

또 유전자 복제를 통해 끊임없이 재생산할 수 있어 측정비용을 크게 절감할 수 있다는 장점이 있다.

이번 연구는 세포 내 칼슘의 변화 연구에 직접적으로 적용 가능하며, 이를 바탕으로 다양한 질병의 원인 규명 및 나아가 신약개발에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 전망된다.