기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 연구진이 세포 내 물질 이동에 대한 연구에서 동물들의 먹이탐색 과정에서 보이는 ‘레비워크(Levy walk)’라는 이동 패턴이 존재한다는 사실을 발견했다.

레비워크는 상어, 꿀벌, 해파리, 인간에 이르기까지 동문들이 한 지역에서 불규칙하고 비번하게 방향을 전환하며 움직이다가 때때로 먼 거리를 이동해 먹이를 찾는 등의 무작위적인 행동 패턴이나 현상을 말한다.

연구진은 이번 연구에서 배달부 역할을 하는 분자 모터(molecular motors)가 화물을 전달할 때 특별한 기억이나 지능이 없음에도 정해진 목적지를 효과적으로 찾고 배송을 마무리 하는 패턴을 발견했다.

이와 같은 레비 워크 패턴은 이동 방향에 대한 경향성 때문이라는 것이 연구진의 설명이다. 가까운 곳을 이동하고 탐색할 때는 자주 방향을 바꾸는 반면, 먼 거리에 도달해야 할 목표가 있을 때 그 방향을 향해 이동을 지속하고자 하는 경향성이 있다는 것이다.

연구진은 레비 워크의 패턴을 인공적으로도 재현할 수 있다는 점에서 효율적인 경로를 탐색하고 목표에 접근하는 새로운 메커니즘으로서 다양한 응용을 기대하고 있다.

스티브 그래닉(Steve Granick) IBS 첨단연성물질연구단 단장은 “이번 연구는 세포 물질의 이동과 인간 몸에 작동에 대한 근본적인 이해를 제공하는 동시에 레비 워크에 새로운 적용 가능성을 제시했다”며 “새로운 인공 능동물질을 개발하거나 효율적인 물질 전달시스템 개발 등에 적용할 가능성을 지니고 있다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 미국에너지국(DOE)의 지원을 받아 IBS 연구단과 미국 일리노이대학교 연구진이 공동 연구 및 협력을 통해 이뤄낸 성과로, 세계적인 학술지 네이처 머티리얼즈(Nature Materials, IF 36.4)지에 지난 3월 20일자에 게재됐다.

△ 살아있는 세포 내 엔도솜 이동경로