'파도 치는데 멍게는 어떻게 붙어 있나' 접착 메커니즘 규명

[포항=뉴시스]송종욱 기자 = 파도가 몰아치고 물살이 거센 바다에서 멍게는 어떻게 바위에 붙어 있을까.

포스텍은 환경공학부·시스템생명공학부·융합대학원 황동수 교수팀이 멍게의 부착 기관인 가근(해조류·멍게·히드라충류에서 발견되는 뿌리 모양의 고정 구조물)을 연구해 멍게의 체내 수중 접착 물질 전달 메커니즘을 규명했다고 22일 밝혔다.

이 연구는 '미국국립과학원 회보' 온라인판에 게재됐다.

바다는 수온 상승과 환경오염의 원인으로 '사막화' 현상이 일어나 바닥이 황폐해지면서 해조류를 인공적으로 이식하지만, 해조류가 초기 단계에서 바위나 해저 표면에 제대로 부착하지 못하는 문제가 발생했다.
 
이와 관련해 해양 생물이 뿌리처럼 생긴 가근을 이용해 바위에 안정적으로 고정되는 원리가 연구되고 있지만 메커니즘이 매우 복잡해 미스터리로 남아 있었다.

연구팀은 멍게 가근에서 분비되는 접착 단백질을 분석하는 과정에서 중요한 단서를 발견했다.
 
멍게는 접착 단백질을 단순한 액체 상태로 분비하는 것이 아니라, 금속 이온과 결합해 나노미터 크기의 고체 입자로 만들어 세포 안에서 단단히 포장해 운반했다.

철(Fe)·크롬(Cr)·바나듐(V) 등 금속 이온과 결합한 이 나노 입자는 단백질이 체내를 이동하는 동안 단백질을 외부 환경으로부터 보호하는 일종의 '보호 케이스' 역할을 하는 것으로 확인됐다.

그러다 나노 입자가 세포 밖으로 분비돼 가근 표면에 도달하는 순간, 입자 구조가 재편되면서 그 안에 있던 접착 단백질이 활성화된다. 특히 이동 과정에서 구조 안정화에 이바지하던 금속 이온이 접착 단계에서 분리돼 빠져나가는 등 역할이 전환되는 점도 확인됐다.

이러한 메커니즘은 같은 해양 생물인 홍합의 접착 전략과 뚜렷하게 구별된다. 홍합은 접착 단백질 속에 있는 '도파(DOPA)'라는 아미노산 성분이 금속 이온과 직접 결합해 강한 접착력을 갖는다. 즉 홍합은 금속 이온과의 결합 자체가 접착 핵심 원리이지만, 멍게는 접착 물질을 안전하게 '운반'하는 데 금속 이온이 핵심적인 역할을 한다.
 
이번 연구는 해조류가 초기 단계에서 바위에 안정적으로 부착하지 못하는 문제의 원인을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 이를 바탕으로 해조류 초기 부착을 보조하거나 수중 환경에서 안정적으로 작동하는 바이오 접착 소재 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대한다.

황동수 교수는 "바다 숲 조성이나 해조류 양식에서 가장 큰 어려움이 초기 부착 문제였는데, 이번 연구를 통해 가근 접착 시스템의 원리를 이해하게 됐다"며 "기후 변화 대응과 해양 생태계 복원, 나아가 식량 문제 해결에도 이바지할 수 있는 중요한 전환점이 될 것"이라고 강조했다.

한편 이번 연구는 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥원 지원을 받아 수행했다.


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