기초과학

북경 싱크로트론방사장치로 수은오염 연구성과

발행일 : 2013 / 10 / 18

북경싱크로트론방사장치 SAXS실험실의 연구원은 x선 작은 각의 산란(Small angle x-ray scattering, SAXS) 기술을 이용해 수은오염에 대한 연구 성과를 올려 세계적인 주목을 받고 있다. 일부 연구성과에 관련된 논문은 “Environ. Health Perspect., Environ. Sci. Technol.,Environ. Res., ” 및 “Metallomics” 등 학술지에 발표되었다.

북경싱크로트론방사장치 SAXS실험실은 고에너지물리연구소 다학과연구센터 생물의학팀과 협력연구를 통해, 수은오염지역에 대한 환경생물, 특히 인체에서의 수은오염 형태, 분포 및 단백질 상호작용 등에 대한 연구를 수행하였고, 연구의 일환으로 귀주성(貴州省) 수은오염지역 주민의 모발 샘플을 대량 수집했다.

연구팀은 수은오염이 인체 모발의 나노구조 변화에 미치는 영향을 연구하였고, 4.5-nm주기의 회절 peak 소실 현상이 인체가 수은오염을 받은 생물학적 표기로 간주할 수 있음을 발견하였으며, 이러한 변화를 유발한 미시적 구조모델과 메커니즘을 도출하였다. 관련 연구성과는 환경과학분야 권위 학술지 《Environmental Science & Technology》에 발표되었다(DOI: 10.1021/es402335k).

수은은 심각한 환경오염을 유발하는 중금속이다. 수은에 노출되면 인체의 신경계통, 신장 및 간장 등 다양한 기관이 손상될 뿐만 아니라, 유전성이 잠복되어 있기 때문에 수은오염에 노출된 지역 주민의 건강이 크게 위협받고 있다.

유엔환경계획(UNEP)에서는 2010년에 “법적 구속력 있는 국제적 수은 관리 협약”(국제수은협약)을 체결할 때 관한 정부간 협상을 추진한적 있으며, 2013년 10월안에 160여개 국가가 “수은협약”에 서명할 예정이다. 중국도 “중금속오염 종합방지 ‘12차5개년’계획”을 출범하고, 수은의 총량제어를 규정하였다.

중국 최대의 수은생산지역인 귀주성(貴州省) 만산(萬山)은 2001년까지 지속된 장기간의 수은광 채굴로 인해 생태환경이 심하게 파괴된 상황이다. 수은오염이 인체에 미치는 영향을 평가하기 위해, 본 연구에서는 수은오염지역인 귀주성 만산지역 주민의 모발을 연구대상으로 삼았고, 수은오염이 없는 북경지역에 주민의 모발을 대조팀으로 삼았다. 북경싱크로트론방사장치 SAXS기술을 이용해 이 2개 지역의 모발의 나노구조 차이를 비교 연구하였다.

연구결과, 수은은 모발 피질층에 들어가서 핵심단백질의 시스테인(cysteine)과 S-Hg-S 결합을 형성하여 세포외 기질(ECM)의 단백질 구조가 비틀리며 질서 있는 글리칸(glycan) 섬유모양 구조가 불규칙적으로 비틀리게 되는데, SAXS패턴에서 수은이 과량이면 4.5-nm의 회절 peak가 소실되는 현상이 나타난다. 따라서, 모발 SAXS패턴의 이러한 변화를 인체의 수은오염을 받은 생물학적 표기로 간주할 수 있다.

혈액 등 기타 샘플과 비교하였을 때 모발은 채집, 보존하기 간편하고 인체에 손상을 미치지 않는 등이 장점이다. 따라서, 이 성과가 수은피해군의 쾌속선별에 응용되어 정부의 의사결정을 위한 과학적 근거를 제공하고 정부의 수은오염대응능력을 높이는데 일조할 것으로 보인다.