김재경 KAIST 수리과학과 교수와 이주곤 미국 플로리다주립대학교 교수의 공동 연구팀이 ‘비만’이 수면장애를 일으킨다는 것을 수학적으로 밝혔습니다.
2017년 노벨 생리의학상 수상자들은 인간의 생체시계가 하루의 흐름을 알 수 있는 이유가 ‘PER 단백질’이 매일 일정한 시간에 세포핵 안으로 들어가 24시간 주기를 만들기 때문임을 알아냈습니다. 하지만 여러 물질이 있는 복잡한 세포 내에서 어떻게 수천 개의 PER 단백질이 일정한 시간에 핵 안으로 들어가는지에 대한 비밀은 풀리지 않았죠.
연구팀은 교통체증에서 아이디어를 얻어 세포질에 고분자 물질이 많아 PER 단백질이 핵에 들어가는 것이 정체되면 생체 리듬이 깨질 것이라고 추정했습니다. 그리고 이 가설을 검증하기 위해 세포질 내 PER 단백질의 정체를 모의 실험하는 수학 모형을 개발해 생체 리듬을 예측했습니다. 또 비만이나 치매로 세포질 내 방해 물질이 많은 쥐를 사용해 비교했죠.
그 결과 PER 단백질은 세포핵 주변에서 충분히 응축돼야 핵 안으로 들어갈 수 있으며, 핵 주변에 PER 단백질의 응집을 방해하는 지방이 많으면 PER 단백질이 핵으로 들어가는 것이 어려워 생체시계가 잘 작동하지 않는다는 것을 확인했습니다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보’ 10월 26일 자 온라인판에 실렸습니다.
