정자 꼬리 효소, 나노바이오 기술에 활력소

정자 꼬리 효소가 에너지를 생산하는 시스템을 모방한 나노 바이오 장치가 개발되고 있다. (사진=shutterstock.com)


정자 꼬리의 효소가 나노바이오 기술에 활력소 역할을 하고 있다. 효소들은 공장 근로자들과 비슷하다. 공장의 조립라인 방식으로 효소들이 일정 장소에 모여 한 효소에서 다른 효소로 원료를 전달하면 더 효율적으로 최종제품을 생산할 수 있다는 것이다. 미국 코넬대학교 베이커 동물건강연구소의 알렉스 트래비스 교수(수의대 생식생물학) 연구팀은 나노입자에 묶여있는 모든 효소들로 10단계의 생물학적 경로를 재생하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

 

연구팀은 나노입자들이 정자 꼬리에 동력을 공급하는 효소를 통해 생물학적 기능을 어떻게 획득하는지 연구했다. 효소들은 정자가 1초에 몸길이의 5배를 이동할 수 있도록 당을 젖산과 에너지로 신속히 분해하는 것으로 나타났다. 이번 연구의 수석저자로 신진대사와 정자 기능을 집중 연구해 온 치나츠 무카이 박사(포스트닥 연구원)는 “정자는 매우 효율적인 에너지 생산 시스템을 갖고 있다”고 말했다.

 

트래비스 교수는 정자 꼬리의 효소가 에너지의 효율적인 생산을 위해 견고한 지지대에 붙는 방식을 모방했다. 작은 인공장치 위에 효소를 부착하는 아이디어다. 이번 연구는 미 국립보건원(NIH)의 예산 지원을 받았으며, 독일화학회지 ‘앙게반테 케미’(Angewandte Chemie)에 발표됐다.

 

대부분의 세포는 당을 에너지로 바꾸는 과정인 ‘당 분해’를 수행하는 역할을 하는 효소가 이리저리 떠돌아다니며 활성분자를 붙잡는다. 그러나 정자에서는 이런 당 분해 효소들이 단단한 단백질 판(protein scaffold)에 효소를 붙게 하는 특별한 영역을 갖고 있다. 이 영역은 세포막의 바로 아래에 있고, 정자 꼬리 길이의 대부분에 해당한다.

 

트라비스 교수는 “당은 세포막을 통해 들어와 하부의 효소와 즉시 충돌한 뒤 분해되고 라인을 따라 전달되는 과정을 거쳐 에너지를 높은 효율로 생산한다"고 말했다. 연구팀은 이와 매우 비슷한 방식으로 연구를 수행했으며, 당 분자는 처음부터 끝까지 나노입자에 붙어있는 효소들에 의해 분해된다.

 

나노입자에 묶여 있는 효소 시스템은 자유롭게 떠도는 효소 시스템보다 더 높은 효율로 포도당을 젖산으로 분해하며, 중간 생산물의 농도를 더 낮게 유지해 준다. 나노입자에 묶여 있는 효소들로 작동되는 10단계의 생물학적 경로의 획득은 최대 2~3단계를 기록한 이전의 연구과정을 거치면서 기하급수적으로 증가했다. 트라비스 교수는 “연구가 진척돼 순수한 에너지 생산자가 될 수 있다면 현실성 있는 응용 사례가 많아질 것”이라고 밝혔다.

 

정자에서는 헤엄치고 난자를 수정시키기 위한 신호전달에 에너지가 쓰인다. 하지만 나노바이오 기술에서는 다양한 작업을 수행하는 장치의 동력원으로 에너지가 쓰인다. 트래비스 교수는 “화학요법 약물이 각각 담긴 혈액세포 크기의 장치를 상상해보라. 이런 종류의 엔진이 장착된 장치는 혈류 속의 당에서 에너지를 얻을 수 있다”고 말했다. 또 “그 에너지로 움직이는 분자 펌프를 갖춘 장치는 특히 고형 종양이 있는 부위 등 필요한 곳에서 화학요법 약물의 운반체(cargo)를 규정 속도로 밀어낼 수 있다”고 덧붙였다.

 

연구팀은 나노입자에 묶여 있는 효소의 개념을 혈액 샘플에 적용해 뇌졸중이나 외상성 뇌손상의 징후를 감지했다. 연구팀은 이 기술을 상용화할 계획이다. 무카이 박사는 “생물학적 경로(신진대사 경로)가 없으면 인공세포를 만들 수 없다”며 “따라서 이번 연구가 인공세포 가능성의 현실화를 한층 더 앞당긴 셈”이라고 평가했다.


김영섭 기자 edwdkim@naver.com

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    여성, 남자가 사정할 때 더 강한 오르가슴 느낀다(연구)

    여성들은 남성들이 사정할 때 훨씬 더 짜릿한 오르가슴을 느낀다는 연구 결과가 나왔다. 유럽 성건강연구소 안드레아 버리 박사팀의 최근 연구 결과다. 연구팀은 성생활이 활발한 이성애자 여성 240명(20~60세)에게 성적 선호에 대한 설문 조사를 했다. 연구 결과에 따르면 응답 여성의 약 50.43%는 파트너가 성관계 중 사정하는 것을 매우 중요하게 여긴다고 답변했다. 파트너가 사정하면 성 만족도가 훨씬 더 높아진다는 것이다. 또 여성들의 약 18%는 자신들이 오르가슴을 느끼기 전에 파트너가 사정하는 걸 좋아한다고 밝혔다. 약 28%는 파트너의 사정에 앞서 자신들이 오르가슴을 느끼길 선호한다고 답변했으나, 약 53.5%는 순서는 어쨌든 상관없다고 밝혔다. 지금까지 삽입 후 사정까지 걸리는 시간(IELT), 남성이 사정을 하지 않고 참는 시간 등에 대한 연구는 상당히 많았다. 그러나 남성의 사정이 여성의 성적 만족에서 하는 역할, 즉 오르가슴에 미치는 영향(중요성)에 대한 연구는 이번이 처음이다. 안드레아 버리 박사는 “남성의 사정이 여성들의 성만족도와 성기능에 미치는 영향, 여성들이 어떤 측면을 중시하는지 등 비임상적인 연구는 종전에 거의 없었던 게 사실”이라고 말했다. 그녀는 “많은 여성들은 성관계 파트너가 조루증(사정 지연) 또는 사정 불능 증상을 보일 경우 큰 스트레스를 받으며, 이는 자신이 매력이 없거나 원치 않는 사람이라는 느낌을 받기 때문”이라고 분석했다. 그녀는 또 “매우 많은 여성들이 파트너가 사정할 때, 파트너의 사정이 강력하고 많은 양의 정액을 내뿜는다고 (주관적으로) 느낄 때 등에 훨씬 더 강렬한 오르가슴을 경험한 적이 있다고 답변했다”고 밝혔다. 연구팀은 설문조사가 스위스에서 이뤄졌고, 참가자들이 비교적 젊고, 자기보고 형식을 빌었기 때문에 남성의 사정 분량이 구체적이지 않는 등 연구에 일부 한계가 있다고 인정했다. 연구팀은 여성들 중 상당 비율이 남성의 사정에 구역질이 난다고 한 점 등을 더 면밀하게 조사할 필요가 있다고 강조했다. 이 연구 결과(The importance of male ejaculation for female sexual satisfaction and orgasm ability)는 ‘성의학’ 저널에 발표됐다.

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    우정 잘 쌓은 아이, 커서 연애 잘한다(연구)

    청소년 시절 또래 동성 친구와 돈독한 우정을 쌓은 아이들이 성인이 됐을 때 연애를 잘한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 버지니아 대학교 등 연구진은 10대들도 사랑에 빠지지만, 어린 시절 풋사랑의 경험이 어른이 됐을 때 성공적인 연애를 보장하는 것은 아니라고 밝혔다. 연구진은 “오히려 동성 친구와 사귀면서 쌓이는 안정감, 친밀감, 소통 능력 등이 성년 이후 연애를 성공적으로 이끄는 밑거름이 된다”고 설명했다. 연구진은 13세 청소년 165명이 20대 후반이 될 때까지 관찰하며 인터뷰했다. 친구 및 연애 관계에 관한 당사자의 진술은 물론, 친구들의 평가를 참고했다. 그리고 참가자들이 27세가 됐을 때 매년 한 번씩 연애의 만족도에 관해 인터뷰했다. 그 결과, 청소년기에 쌓아야 할 인간 관계의 기술(social development task)을 제대로 익힌 아이들이 27~30세가 됐을 때 더 성공적인 연애 관계를 맺는 것으로 나타났다. 연령별로 살펴보면, △13세 때 친구에 대한 긍정적인 기대를 형성하고, 적절하게 자기 주장을 펼 줄 아는 아이들이 성인이 됐을 때 연애의 만족도가 높았다. △15~16세 때는 절친을 사귀면서도 친구 관계의 폭을 넓힐 줄 아는 아이들이, △16~18세 때 우정을 지속적으로 유지하는 아이들이 어른이 됐을 때 자기 연애에 만족했다. 연구에 따르면 이런 요소들은 청소년기의 데이트 빈도, 성관계 여부, 외모 등의 변수보다 성인이 됐을 때 연애에 미치는 영향이 훨씬 컸다. 레이첼 나르 연구원은 “사춘기의 로맨틱한 관계는 순식간에 지나가는 덧없는 경험”이라며 “향후 어른이 됐을 때 필요한 인간 관계의 기술을 익히는 데 별로 도움이 되지 않는다”고 강조했다. 이번 연구(Adolescent Peer Relationship Qualities as Predictors of Long‐Term Romantic Life Satisfaction)는 학술지 ‘아동 발달(Child Development)’에 실렸으며 건강포털 코메디닷컴이 보도했다.

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