북극이나 남극 대륙 등 극지에 서식하는 물고기들은 남다른 생존의 무기를 지닌다. 이들의 혈액에는 ‘부동 단백질’(antifreeze protein)이라는 특수물질이 들어 있어 대부분의 동물들이 순식간에 죽어버릴 정도로 낮은 온도에서도 살아남을 수 있다. 마치 겨울철에 자동차 라디에이터가 얼어 터지는 것을 방지하기 위해 부동액을 채우듯이, 체액 속의 부동물질로 세포가 어는 것을 방지하는 것이다. 부동 단백질은 극지의 바다 생물에서만 나타나는 것은 아니다. 한종의 생말벌류는 체액의 빙점을 영하 17도 정도로 만든다.

부동 단백질은 길고 느슨하며 물 분자들과 상호작용을 할 수 있는 당(糖)으로 둘러싸여 있는데 영하 60도의 낮은 온도에서도 끊임없이 움직일 수 있다. 이 정도로 낮은 온도에서 다른 단백질들은 고체 상태로 변한다. 온도가 낮아지면 세포막을 구성하는 지질이 겔 상태로 변하면서 막이 딱딱해져 세포의 내용물이 새어나가기 때문이다. 하지만 부동 단백질은 무질서한 구조를 통해 얼음 결정의 성장을 억제해 액체 상태를 유지한다. 막에 있는 특별한 당 분자의 구조를 변화시켜 저온에서 세포막을 보호하는 것이다.

최근 부동 단백질은 다양한 쓰임새를 찾고 있다. 일단 혈액의 혈소판을 보존하는 데 사용될 것으로 보인다. 지금까지 혈소판은 실온에서 5일 정도 보관할 수 있었다. 이때 부동 단백질을 첨가하면 21일까지 냉동 보관할 수 있다. 부동 단백질이 얼음결정과 상호작용을 하는 메커니즘은 조개껍질이나 뼈, 치아, 신장결석 등의 형성 과정을 밝혀내는 데 이바지할 것으로 보인다. 얼마 전, 미국의 한 생명공학업체는 부동 단백질 유전자를 대구에서 추출해 연어에 주입하는 데 성공했다. 부동 단백질을 주입받은 연어는 덜 먹으면서도 잘 자라고 겨울에도 성장을 멈추지 않는다.

김수병 기자 hellios@hani.co.kr