뉴스 | 미시간 주립대학교, 정자의 난자 질주를 가능하게 하는 ‘에너지 스위치’ 발견… 남성 피임 및 난임 치료 발전
미시간 주립대학교(MSU) 과학자들이 정자가 난자를 향해 빠르게 이동하도록 하는 핵심 분자 ‘스위치’를 발견했습니다. 이번 발견은 난임 치료를 새롭게 바꾸고, 안전한 비호르몬성 남성 피임법의 길을 열 수 있습니다.
“정자 대사는 매우 독특합니다. 수정에 필요한 에너지를 제공하는 것이 유일한 목적이기 때문입니다.”라고 MSU 생화학·분자생물학과 조교수이자 수석 연구자인 멜라니 발바흐 박사는 말했습니다.
‘휴면 상태’에서 ‘전속력’으로: 정자 에너지 전환의 핵심 기전
사정 전 포유류의 정자는 저에너지 상태로 머뭅니다. 사정 후에는 여성 생식관에서 점차 활성화되어 세차게 움직이기 시작하고, 난자 침투를 준비하기 위해 세포막을 변화시킵니다.
발바흐 박사는 “저에너지에서 고에너지로 빠르게 전환되는 현상은 정자뿐 아니라 다양한 세포 유형에서도 나타납니다. 정자는 이러한 대사 재프로그래밍을 연구하기에 이상적인 모델입니다.”라고 설명했습니다.
MSU에 합류하기 전 발바흐 박사는 웨일 코넬 의과대학에서 박사후 연구를 수행하며 획기적인 연구로 주목받았습니다. 핵심 정자 효소를 억제하면 생쥐에서 가역적이고 일시적인 난임이 발생한다는 사실을 밝혀, 비호르몬성 남성 피임법 개발의 중요한 이정표를 세웠습니다.
정자가 ‘연료를 채우는’ 과정 추적: 새로운 대사 추적 기법
수정 전에 정자가 어떻게 속도를 높이는지 알아보기 위해 MSU 연구팀은 메모리얼 슬론 케터링 암센터 및 반 앤델 연구소와 협력하여 포도당 대사를 추적하는 첨단 기법을 개발했습니다.
연구진은 정자 내 포도당의 화학적 경로를 추적하여 휴지 정자와 활성 정자 사이의 주요 차이를 명확히 관찰했습니다.
발바흐 박사는 다음과 같이 비유했습니다. “자동차 지붕을 분홍색으로 칠한 뒤 드론으로 교통 속 이동 경로를 추적하는 것과 같습니다. 활성화된 정자에서는 이 ‘분홍색 자동차’가 더 빠르게 이동할 뿐 아니라 다른 길을 택하며, ‘교차로’에서 어디에 자주 멈추는지도 볼 수 있습니다.”
MSU의 질량분석 및 대사체학 핵심 시설을 이용해 연구팀은 정자가 난자를 향해 이동할 때 필요한 고에너지 다단계 대사 경로를 지도화했습니다. 주요 발견 중 하나는 알돌레이스라는 효소가 정자가 포도당을 에너지로 전환하도록 돕는 데 중심적인 역할을 한다는 점입니다. 또한 정자가 이동을 시작할 때 일부 내부 에너지 저장분을 가지고 있다는 사실도 밝혀졌습니다.
연구팀은 특정 효소들이 ‘교통 관제자’처럼 작용해 정자 대사를 통한 포도당의 흐름을 조절하고 안정적인 에너지 공급을 유지한다는 사실도 발견했습니다.
난임 치료 및 피임법 개발의 새로운 방향
발바흐 박사팀은 다음 단계로 정자가 포도당과 과당 등 서로 다른 에너지원을 필요에 맞게 사용하는 방식을 연구할 예정입니다. 이 연구는 보조생식술(ART)과 난임 진단을 개선하는 한편, 비호르몬성 피임의 새로운 표적을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
발바흐 박사는 “전 세계 인구 여섯 명 중 약 한 명이 난임의 영향을 받습니다. 정자 대사를 연구하면 가임력을 개선하고 새로운 피임 전략을 설계할 방법을 얻을 수 있습니다.”라고 말했습니다.
현재 대부분의 남성 피임 연구는 정자 생성을 차단하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 방법은 효과가 느리게 나타나고 필요할 때 조절할 수 없으며, 심각한 부작용을 동반하는 호르몬에 의존하는 경우가 많습니다. 이에 발바흐 박사팀은 정자 대사 효소를 억제해 가역적이고 비호르몬성이며 필요할 때 사용할 수 있는 피임법을 제안합니다. 이론적으로 부작용도 적을 수 있습니다.
발바흐 박사는 “현재 전 세계 임신의 약 50%가 계획되지 않은 임신입니다. 남성에게 더 안전하고 조절 가능한 피임 선택지를 제공하면 성평등을 촉진하고 여성이 호르몬 피임을 장기간 사용하는 부담을 덜 수 있습니다.”라고 말했습니다.
연구 결과는 미국국립과학원회보에 게재되었으며, 미국 국립아동보건·인간발달연구소(NICHD)의 지원을 받았습니다.
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“정자 대사는 매우 독특합니다. 수정에 필요한 에너지를 제공하는 것이 유일한 목적이기 때문입니다.”라고 MSU 생화학·분자생물학과 조교수이자 수석 연구자인 멜라니 발바흐 박사는 말했습니다.
‘휴면 상태’에서 ‘전속력’으로: 정자 에너지 전환의 핵심 기전
사정 전 포유류의 정자는 저에너지 상태로 머뭅니다. 사정 후에는 여성 생식관에서 점차 활성화되어 세차게 움직이기 시작하고, 난자 침투를 준비하기 위해 세포막을 변화시킵니다.
발바흐 박사는 “저에너지에서 고에너지로 빠르게 전환되는 현상은 정자뿐 아니라 다양한 세포 유형에서도 나타납니다. 정자는 이러한 대사 재프로그래밍을 연구하기에 이상적인 모델입니다.”라고 설명했습니다.
MSU에 합류하기 전 발바흐 박사는 웨일 코넬 의과대학에서 박사후 연구를 수행하며 획기적인 연구로 주목받았습니다. 핵심 정자 효소를 억제하면 생쥐에서 가역적이고 일시적인 난임이 발생한다는 사실을 밝혀, 비호르몬성 남성 피임법 개발의 중요한 이정표를 세웠습니다.
정자가 ‘연료를 채우는’ 과정 추적: 새로운 대사 추적 기법
수정 전에 정자가 어떻게 속도를 높이는지 알아보기 위해 MSU 연구팀은 메모리얼 슬론 케터링 암센터 및 반 앤델 연구소와 협력하여 포도당 대사를 추적하는 첨단 기법을 개발했습니다.
연구진은 정자 내 포도당의 화학적 경로를 추적하여 휴지 정자와 활성 정자 사이의 주요 차이를 명확히 관찰했습니다.
발바흐 박사는 다음과 같이 비유했습니다. “자동차 지붕을 분홍색으로 칠한 뒤 드론으로 교통 속 이동 경로를 추적하는 것과 같습니다. 활성화된 정자에서는 이 ‘분홍색 자동차’가 더 빠르게 이동할 뿐 아니라 다른 길을 택하며, ‘교차로’에서 어디에 자주 멈추는지도 볼 수 있습니다.”
MSU의 질량분석 및 대사체학 핵심 시설을 이용해 연구팀은 정자가 난자를 향해 이동할 때 필요한 고에너지 다단계 대사 경로를 지도화했습니다. 주요 발견 중 하나는 알돌레이스라는 효소가 정자가 포도당을 에너지로 전환하도록 돕는 데 중심적인 역할을 한다는 점입니다. 또한 정자가 이동을 시작할 때 일부 내부 에너지 저장분을 가지고 있다는 사실도 밝혀졌습니다.
연구팀은 특정 효소들이 ‘교통 관제자’처럼 작용해 정자 대사를 통한 포도당의 흐름을 조절하고 안정적인 에너지 공급을 유지한다는 사실도 발견했습니다.
난임 치료 및 피임법 개발의 새로운 방향
발바흐 박사팀은 다음 단계로 정자가 포도당과 과당 등 서로 다른 에너지원을 필요에 맞게 사용하는 방식을 연구할 예정입니다. 이 연구는 보조생식술(ART)과 난임 진단을 개선하는 한편, 비호르몬성 피임의 새로운 표적을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
발바흐 박사는 “전 세계 인구 여섯 명 중 약 한 명이 난임의 영향을 받습니다. 정자 대사를 연구하면 가임력을 개선하고 새로운 피임 전략을 설계할 방법을 얻을 수 있습니다.”라고 말했습니다.
현재 대부분의 남성 피임 연구는 정자 생성을 차단하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 방법은 효과가 느리게 나타나고 필요할 때 조절할 수 없으며, 심각한 부작용을 동반하는 호르몬에 의존하는 경우가 많습니다. 이에 발바흐 박사팀은 정자 대사 효소를 억제해 가역적이고 비호르몬성이며 필요할 때 사용할 수 있는 피임법을 제안합니다. 이론적으로 부작용도 적을 수 있습니다.
발바흐 박사는 “현재 전 세계 임신의 약 50%가 계획되지 않은 임신입니다. 남성에게 더 안전하고 조절 가능한 피임 선택지를 제공하면 성평등을 촉진하고 여성이 호르몬 피임을 장기간 사용하는 부담을 덜 수 있습니다.”라고 말했습니다.
연구 결과는 미국국립과학원회보에 게재되었으며, 미국 국립아동보건·인간발달연구소(NICHD)의 지원을 받았습니다.
기사 출처:
온라인 자료 취합