물분자가 춤을 추듯 세포막의 이온채널을 통과하는 장면이 묘사됐다. 미국 일리노이대의 클라우스 슐텐 박사 연구팀은 ‘아쿠아포린’(aquaporin)이라는 채널을 통해 10억분의 1초의 짧은 시간 동안 물이 지나갈 때 물분자의 모습을 슈퍼컴퓨터를 이용한 실험을 통해 밝혀내는데 성공, 4월 19일자 ‘사이언스’에 발표했다.
세포의 가장 바깥에 위치하는 세포막에는 물분자와 다양한 이온들을 통과시키는 이온채널이 박혀있다. 세포 안팎의 출입을 통제하는 수문인 셈이다. 그런데 물분자는 이 수문을 통과할 때 아무 검문없이 무사통과다. 그 동안 과학자들은 이에 대한 제대로 된 해답을 내놓지 못했다.
슐텐 박사팀이 주목한 대상은 아쿠아포린이라는 채널이다. 아쿠아포린은 세포막을 가로질러 삽입돼 있는 단백질로 이뤄진 이온채널이다.
연구팀은 아쿠아포린 채널과 이 채널을 둘러싼 세포막 안팎의 물분자들로 이뤄진 10만 원자 이상의 거대한 시스템을 슈퍼컴퓨터에 구성해 모의실험을 수행했다. 이 모의실험을 통해 슐텐 박사는 물분자의 위치와 방향을 정확하게 파악했으며 다른 이온들이 왜 통과하지 못하는지 밝혔다.
실험결과에 의하면 물분자들은 채널을 한줄로 통과하는데, 처음 들어갈 때는 산소 원자가 채널 아랫부분을 향하다가 중간에서는 방향을 바꿔 위를 향한다. 마치 물분자들이 한줄로 발레를 하며 빠른 속도로 지나가는 모양이다. 이와 같은 방식은 채널 내에서 위치를 바꿀 수 없고, 한줄로 설 수 없는 전하를 지닌 이온들이 채널을 통과하지 못하는 이유라고 슐텐 박사는 밝혔다.
