한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 김호민 교수팀이 세포 내 단백질 청소부인 '프로테아좀 복합체'의 조립과정을 세계에서 처음으로 규명했다. 이 연구결과는 세계적인 학술지 '네이처'의 5일자 온라인판에 게재됐다.
우리 몸은 단백질 생성과 소멸을 통해 세포 내 다양한 작용을 조절한다. 프로테아좀 복합체는 세포 내 필요 없는 단백질을 적절한 시기에 없애 생체조절의 핵심역할을 맡는다. 이 복합체에 돌연변이가 생겨 단백질을 정상보다 빨리, 혹은 늦게 분해하면 암, 퇴행성 뇌질환, 면역질환 등을 유발시킨다.
다발성 골수종(혈액암의 일종) 치료제인 벨케이드(Velcade)가 프로테아좀의 기능을 억제해 암세포 분열 속도를 늦추는 대표적인 항암제다. 벨케이드에 적용한 기전이 프로테아좀이라는 믹서기의 칼날을 무디게 하는 것이라면 김 교수팀의 연구결과는 믹서기 전원을 연결하고 뚜껑을 닫고 스위치를 누르는 과정을 규명한 정도에 견줄 수 있다. 따라서 좀더 진화한 항암제를 개발할 열쇠가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 프로테아좀 복합체의 구조를 좀더 세밀하게 들여다 보기 위해 기존 단백질결정학 기술과는 다른 연구방법을 선택했다. 과거에는 단백질을 고농도로 정제해 얻은 결정을 엑스레이로 찍어 3차원 구조를 그려냈다. 하지만 많은 양의 단백질이 필요하고 실험과정이 복잡하다. 연구팀은 얼린 단백질을 투과전자현미경에 넣은 후 구도가 다른 사진 수백 장을 찍어 컴퓨터로 3차원 구조를 합성, 고해상도 영상을 만들었다. 복합체가 합성되고 있는 사진과 합성이 완료된 사진을 보면서 조립과정도 알아낼 수 있었다.
김 교수는 "이번 연구로 관련 신약 개발이 활발해질 수 있을 것"이라며 "단백질결정학 기술과 바이오 투과전자현미경 기술을 상호보완적으로 이용하면 단백질 구조 연구에서 시너지 효과도 기대된다"고 말했다.
허정헌기자 xscope@hk.co.kr
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