우리 몸과 조직은 다양한 세포들이 서로 붙고 떨어지는 과정을 통해 형성되고 작동합니다.
세포와 외부를 연결하는 접착구조는 세포 표면의 리셉터와 외부 단백질 기질 간 특이적 결합을 중심으로한 수많은 분자 연결고리들로 이루어져 있습니다. 생체 내, 그리고 세포 내에서는 끊임없이 물리적인 힘이 생성되고 전달되고 있는데, 세포 접착과 관련된 많은 분자 연결고리들은 작용하는 물리적인 힘에 민감하게 반응하여 형성되고, 신호전달을 유발한다는 흥미로운 특성을 가지고 있습니다.

기계적 신호전달은 세포가 외부의 물리적 환경을 감지하고, 이에 반응하여 분화, 성장, 이동 등 생리 현상을 정밀하게 조절하는 과정으로 배아 발달, 면역세포의 이동과 활성화, 항체 인식 등 다양한 생명현상에서 중요한 역할을 합니다. 물리적 힘은 세포 내에서 균일하게 전달되는 것이 아니라, 단백질 종류와 위치, 연결구조에 따라 시공간적으로 달리 분포하고 개별 분자마다 고유하게 작용하므로, 전체적인 힘의 합이나 평균이 아닌 기계민감성 분자 구조 각각에 작용하는 힘의 양상을 파악해야 할 필요가 있습니다.

이러한 힘 전달을 살아 움직이는 세포 내에서 살펴보기 위해 분자 장력 탐침 기법들이 개발되어 왔고 최근 DNA 과신장 현상과 단분자 형광 이미징 기법을 결합, 넓은 범위의 힘과 그 변화를 “측정”할 수 있게 되었습니다. 하지만 기계적 신호전달을 이해하고 이용하기 위해서는 힘 전달의 “조절”이 함께 이루어져야 합니다. 다양한 기계적 신호전달 과정을 이해하기 위해서는 기존 방식보다 더 미세한 수준에서 힘을 조절할 수 있어야 하기 때문에 본 연구에서는 수 피코뉴턴(piconewton) 수준의 힘을 조절할 수 있는 방법을 개발하고 이를 세포-기질 간, 또는 세포-세포 간 상호작용 연구에 적용하고자 합니다.

기계적 신호전달에 대한 이해를 단분자 수준으로 확장하는 것은 다양한 생리적•병리적 현상을 이해하는데 중요한 기반이 됩니다. 이를 통해 관련 의생명과학 분야의 연구와 기술 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.