포항공대, 니코틴 신경전달 이온결합력 역학적 증명

포항공과대학교 해양대학원 황동수 교수

니코틴 등의 물질이 뇌 속 신경전달물질 수용체에 얼마나 강하게 달라붙는지를 국내 연구진이 실측으로 확인했다.

교육과학기술부는 포항공과대학교 해양대학원·환경대학원 황동수 교수팀이 표면 힘 측정기(SFA)를 이용해 물속에서의 '양이온(Cation)-π 결합'을 나노 역학적으로 세계 최초로 증명했다고 6일 밝혔다.

양이온-π 결합은 양이온과 전자를 많이 가진 방향족 화합물이 전자를 공유하지 않고 결합하는 것으로 다른 결합방식과 달리 물 속에서도 강한 결합력을 유지할 수 있어 물이 70%로 이루어진 인체 내 생리작용에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다.

지금까지 이 힘의 크기는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서만 예측됐으나 황동수 교수팀은 이를 실험으로 입증했다.

황 교수 연구팀은 인간의 학습과 기억에 중요하게 작용하는 신경전달물질인 '아세틸콜린'과 뇌의 아세틸콜린 수용체간의 양이온-π 결합력을 초정밀 물리실험장치인 표면 힘 측정기를 사용해 두 표면 사이의 거리를 0.1㎚(나노미터)분해능으로 움직이면서 측정했다. 또 양이온과 벤젠닝을 다량 함유하고 있는 홍합 등 해양 부착성 생명체와 테트라에틸암모늄 화합물이 이온 채널과 신경전달 수용체 등과 양이온-π 결합으로 얼마나 강하게 결합하는지를 실험을 통해 밝혔다.

황동수 교수는 "이번 연구 결과는 향후 신의약품, 수중접착제 및 해양 방오제 등 다양한 고분자소재 개발 등에 필요한 중요한 원리를 제시하고 있다"며 "아세틸콜린과 유사한 구조를 갖는 니코틴은 우리 뇌에서 양이온-π 결합을 하는 것으로 알려져 있어 흡연 중독성 메커니즘 연구에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

[e-mail] 박지현 기자