세포의 '에너지 공장'인 미토콘드리아가 세포핵에 직접 연결돼 에너지를 공급한다는 사실이 처음으로 밝혀졌다.

미국 애리조나대 이반 메넨데스-몬테스 교수와 헤샴 사덱 박사가 이끄는 국제 공동 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 10일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 발표했다. 이는 미토콘드리아가 만든 에너지가 세포 전체에 퍼져나가 핵에도 전달될 것이라는 기존 학설을 뒤집는 발견이다.

연구팀은 미토콘드리아가 마치 충전기를 꽂듯이 세포핵에 직접 연결돼 전용 에너지 공급선을 구축하는 것을 확인했다. 이 물리적 연결은 미토콘드리아 단백질 'VDAC1'과 핵공 단백질 'RANBP2'의 상호작용을 통해 이뤄진다.

이 연결은 유전자 조절, 세포 분화 등 핵의 핵심 기능에 필수적인 것으로 나타났다. 연구팀이 미토콘드리아와 핵의 거리를 머리카락 굵기의 수천 분의 일에 불과한 500나노미터(nm)만 떨어뜨려도 핵에 대한 에너지 공급이 거의 중단되는 것을 확인했다.

실제로 이 연결을 인위적으로 끊자 세포는 심장 근육 세포로 정상적으로 성숙하지 못했다. 해당 연결을 방해하는 돌연변이를 가진 쥐의 배아는 심장과 신경계에 심각한 발달 결함을 보이며 출생 전에 사망했다.

헤샴 사덱 박사는 "모든 세포 유형에서 이 연결을 발견했으며, 이는 세포 분화와 배아 발달에 매우 중요한 것으로 보인다"며 "이 발견이 심장 형성 방식, 질병 발생, 세포 노화 과정을 설명하는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했다.

이번 연구는 세포 생물학의 새로운 패러다임을 제시한 것으로 평가된다. 연구팀은 이 연결을 제어하는 방법을 밝혀내면 발달 생물학, 재생 의학, 심혈관 질환, 암, 노화 등 다양한 분야에서 새로운 치료법 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대했다.