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KAIST·DGIST 연구팀, 멜라닌 형성·분해 과정까지 규명

KAIST·DGIST 연구팀, 멜라닌 형성·분해 과정까지 규명
이해신(왼쪽부터) KAIST 교수, 홍선기 DGIST 교수, 왕윤선 KAIST 박사

국내 연구진이 피부·머리카락·눈 등의 색을 결정하는 색소인 멜라닌이 형성되는 메커니즘을 밝혀 역으로 멜라닌을 분해하는 방법을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 화학과 이해신 교수팀과 대구경북과기원(DGIST) 신물질과학전공 홍선기 교수 연구팀은 12일 인공멜라닌으로 널리 연구된 도파민-멜라닌이 형성되는 과정을 규명하고 이를 분해하는 실험에도 성공했다고 밝혔다.

멜라닌은 흑갈색을 띠는 색소로 멜라닌의 양에 따라 피부·머리카락·눈 등의 색이 결정된다. 멜라닌은 빛을 흡수·산란·반사할 수 있어 피부에 흡수되는 자외선 양을 조절해 피부를 보호하고 체온을 유지하는 역할도 한다. 자외선은 비타민D 합성 등에 도움이 되지만 체내 엽산과 DNA를 훼손하고 과도하게 흡수되면 멜라닌 축적을 유발해 흑색종, 주근깨, 기미, 노인성 검버섯 등의 원인이 되기도 한다.

연구팀은 멜라닌 연구에 널리 쓰이는 도파민-멜라닌의 형성 과정을 연구하던 중 기존에 잘 알려지지 않은 분자 간 결합인 양이온-파이(cation-pi) 결합이 멜라닌 형성에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 그동안 부분적으로만 설명되던 멜라닌 형성 과정에 양이온-파이 결합이 중요한 기여를 할 것이라는 가설을 세우고 실험해 도파민-멜라닌이 pH 8∼9의 약염기 조건에서 생성되지만 pH 10 이상의 강염기 조건에서는 생성되지 않고 이미 형성된 도파민-멜라닌도 분해된다는 사실을 확인했다. 강염기 조건에서는 도파민이 양이온 성질을 잃으면서 양이온-파이 결합이 제거된다는 것이다.

KAIST·DGIST 연구팀, 멜라닌 형성·분해 과정까지 규명

연구팀은 역으로 도파민-멜라닌이 형성되지 않고 분해되는 강염기 조건에 파이전자와 강하게 결합하는 칼륨 이온(K+) 또는 4차 암모늄 양이온(NH₄+)을 첨가하면 양이온-파이 결합이 유도돼 도파민-멜라닌 생성을 유도하고 분해를 막을 수 있음을 확인했다.

주 저자인 KAIST의 왕윤선 박사는 “피부에 축적된 멜라닌을 분해할 수 있는 새로운 치료법 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 한국연구재단 지원으로 이뤄진 이 연구는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 온라인판에 게재됐다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com


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