청색광이 눈·피부에 안 좋은 이유… “세포 단백질 손상시키기 때문”

청색광이 항산화 시스템을 피해 세포 단백질을 손상시키는 새로운 과정이 밝혀졌다.

청색광은 햇빛, 발광다이오드(LED) 기반 디스플레이 기기, 실내조명 등에서 방출되는 빛이다. 고에너지 가시광선이라 일반적인 자외선 차단제로는 제대로 막을 수 없고, 눈의 각막과 수정체를 통과해 망막까지 도달할 수 있는 특성이 있다. 체내에 도달한 청색광은 세포 단백질의 산화 손상을 유발해 피부와 눈 건강을 해치는 것으로 알려져 있다.

울산과학기술원(UNIST) 민두영·권태혁·민승규 화학과 교수 연구팀은 청색광이 항산화 시스템을 피해 세포 단백질을 손상하는 과정을 알아보는 연구를 진행했다.

체내에 녹아 있던 산소가 청색광을 흡수해 반응성이 높은 활성산소로 바뀌면, 이 활성산소가 세포의 단백질 사이를 헤집고 다니면서 단백질 표면을 산화 손상하는 방식이다. 세포 내 항산화 시스템은 이런 활성산소를 무력화시켜 단백질 손상을 줄일 수 있다.

이번에 연구팀이 규명한 단백질 손상 경로는 항산화 시스템이 닿지 않는 단백질 내부에서 발생하는 것이다. 단백질 내부에 갇힌 산소가 특정 아미노산과 상호작용하며 청색광 에너지를 흡수하고, 이를 통해 활성산소로 바뀌는 경로다. 생성된 활성산소는 단백질 내부를 돌아다니며 궁극적으로 단백질 손상을 유발한다.

연구팀은 단백질 구조에서 착안해 이런 경로를 발견했다. 단백질은 아미노산 사슬이 복잡하게 접힌 구조로, 그사이에 무수히 많은 공간이 있어 작은 분자들이 포획될 수 있다고 본 것이다.

연구팀은 다양한 실험, 계산, 통계, 생명정보학 접근 방법 등을 활용해 다각도로 이를 입증했으며, 이 단백질 손상 경로를 '산소 가둠 광산화 경로'로 명명했다.

연구 저자인 민두영 교수는 "일반적인 단백질 손상 경로와는 본질적으로 완전히 다른 새로운 경로를 발견했으며, 세포 내 단백질 전반에 보편적으로 영향을 미칠 수 있다는 점을 확인했다"고 말했다. 이어 "이번에 발견한 경로는 청색광에 의한 피부·눈 조직의 노화나 질병 유발의 숨겨진 원리일 수 있다"고 말했다.

한편, 청색광은 눈 깜빡임을 줄여 안구건조증 위험을 높일 수 있다. 이를 예방하려면 디지털 기기 20분 사용 후 20초 휴식 원칙이 권장된다. 6미터 이상 먼 곳을 보면서 눈의 피로를 풀어주는 것이다. 눈이 건조할 땐 인공눈물을 넣어주는 게 좋다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 최근 게재됐다.