“누에고치, 뼈 건강 지키는 ‘효과’ 입증”

▲ 골 손실부위의 물질 처리 후 MicroCT 분석.

농촌진흥청(청장 허태웅)은 강릉원주대학교 치과대학과 함께 누에고치에서 추출한 실크 세리신이 뼈 재생에 도움을 주는 것을 확인하고, 그 기작을 밝혔다.

몸의 골격을 구성하는 뼈는 조골세포가 뼈를 생성하고 파골세포가 뼈를 흡수하며 균형을 이룬다.

고령기에는 뼈 흡수가 뼈 생성보다 빠르게 진행돼 골다공증 등의 질환이 발생한다. 당뇨병 등 만성 질환이 있어도 뼈 생성이 느리고, 뼈 흡수는 빨라 뼈가 손상되면 치료가 매우 어렵다.

누에고치를 구성하는 주요 성분으로는 피브로인과 세리신이 있으며, 피브로인은 주로 실크 섬유로 가공된다. 세리신은 최근 항산화, 피부 보호, 상처 재생 효능 등이 새로 밝혀지며 신소재로 주목받고 있다.

연구진이 당뇨병 모델 실험동물에 세리신을 발라준 결과, 뼈 부피는 세리신을 처리하지 않은 실험군보다 3배 증가한 3.8㎣으로 확인됐다.

실험에 사용한 조직을 분석해보니 새로 생긴 뼈의 생성률은 대조군보다 6.6배 증가한 8.3%였다.

이는 톨유사수용체(TLR, toll-like receptor) 톨유사수용체(toll-like receptor)와 연관된 것으로, TLR2와 TLR4가 활성화되면 뼈를 형성하는 단백질 BMP2가 늘어난다. 세리신은 BMP2의 발현을 유도한다.

농진청은 잇몸 상피세포의 이동을 막는 실크 차폐막을 개발하고 잇몸뼈 재생에 도움을 주는 것을 밝혀낸 바 있다.

이번 연구는 특정 구조를 가진 실크 세리신의 뼈 형성 작용기작을 밝혀낸 것으로 잇몸뼈에 제한되지 않고 활용범위를 확대할 수 있을 것으로 기대된다.

농진청은 연구 결과를 SCI 국제학술지인 Applied Sciences (IF=2.47, 영향력지수=56.21) 등에 게재했으며, 특허등록 골질환 예방 및 치료용 세리신 단백질 분리 방법 및 이의 용도(특허등록번호 10-2223544)

을 완료했다.

또한, 연구 결과를 바탕으로 세리신의 새로운 가치를 창출하기 위해 뼈 건강과 세리신 사이의 상관성 연구를 수행 중이다.

농진청 남성희 곤충양잠산업과장은 “과거에 활용도가 낮았던 실크 세리신 성분의 부가가치를 높인 연구 결과”라며, “누에고치가 뼈 건강을 지키는 데 효과가 있다는 사실을 과학적으로 확인해 국내 양잠산업에도 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구개발에 참여한 강릉원주대학교 김성곤 교수는 “실크 세리신의 뼈 재생 치료제로서의 개발 가능성을 보여줬다”며, “실크 세리신에 의한 뼈 재생 소재의 제형, 용량, 효능 증진 등 연구를 지속해 나갈 예정”이라고 말했다.

출처-에코타임스/박윤석 기자

곤충의 고사목 분해 관련 연구 논문, 세계적 학술지 '네이처' 게재



곤충이 고사목 분해하는 양과 분해할 때 배출되는 탄소의 양 세계 최초로 측정

기온상승이 곤충의 고사목 분해를 가속함을 밝혀

지구 온도 상승 시 탄소 배출량 늘어날 수도 있다는 시사점 던져

국립생태원(원장 조도순)과 뮌헨공과대학교가 곤충이 고사목 분해에 얼마나 영향을 주는지를 세계 최초로 측정해 저명 학술지인 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다고 최근 밝혔다.

이번 논문은 곤충이 고사목을 분해하는 양과 속도를 측정하고, 기후가 곤충의 고사목 분해에 영향을 주는지 확인한 연구로서, 곤충의 고사목 분해와 탄소순환의 관계성을 이해하는데 한 발 더 다가갈 수 있는 계기를 제공했다는 평이다.

윤성수 국립생태원 전임연구원, 세바스티안 세이볼드 뮌헨공과대학교 박사 등 국제연구진은 이번 연구를 위해 전 세계 산림 기후를 아우르는 6대륙 55개 연구지에서 2015년 2018년까지 고사목 분해실험을 진행했다.

고사목은 전 세계 산림에 저장된 총 탄소의 약 8%인 73±6Pg(페타그램, 1Pg=1×1015g)을 저장하고 있으며, 곤충이 고사목을 분해하는 과정에서 탄소가 대기 중으로 다시 방출되거나 곤충 체내에 저장될 수 있다. 논문에 따르면 연간 고사목에서 방출되는 탄소는 약 10.9±3.2Pg로 화석연료 사용으로 배출되는 탄소량의 115% 수준이며, 이중 약 29% 인 3.2±0.9Pg가 곤충에 의한 효과로 밝혀졌다.

또한 연구결과 강수량이 충분한 조건이라면 기온이 높은 지역일수록 곤충에 의한 고사목 분해량이 증가한다고 조사됐다. 열대지방에서는 매년 고사목 총질량의 28.2%가 분해되지만, 온대와 아한대 지역에서는 각각 6.3%, 3.3%가 분해됐으며, 고사목에서 방출되는 탄소 총질량의 93%가 열대지방에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 다만 열대 지역에서는 강수량이 높을 때 곤충에 의한 고사목 분해가 가속됐지만, 아한대 지역에서의 높은 강수량은 오히려 곤충의 고사목 분해를 방해하는 것으로 나타났다.

연구진은 연구결과가 향후 지구온난화로 곤충의 고사목 분해량이 늘어나 탄소 배출량이 늘어나는 부정적 결과를 시사한다고 단순화해 생각할 수도 있겠으나 실제 생태계에서는 기온 상승이 단순하게 곤충의 고사목 분해량에만 영향을 주는 것이 아니라 식물의 광합성을 촉진하는 등 다양한 현상들이 복합적으로 일어나기 때문에 앞으로도 깊이 있는 연구를 진행할 필요가 있다고 설명했다.

특히 윤 연구원은 “이번 연구는 탄소 배출량의 증감이나 기후변화 대응에 중요한 기초정보를 제공하기 때문에 평년기온이 계속 상승하고 있는 우리나라도 이와 같은 국제적인 협력연구에 지속적해서 참여할 필요가 있다”고 강조했다.

출처-이미디어/김한결 기자