생체막 단백질의 비밀, 3D로 알아낸다

작성자
생명과학연구원
작성일
2010-05-26 00:00
조회
130
생체막 단백질의 비밀, 3D로 알아낸다
합동연구팀, 신약 개발의 핵심기술 확보
2010년 05월 26일(수)

국내외 연구자들의 합동연구로 신약 발굴의 새 길이 열리게 됐다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 국내외 합동연구팀이 첨단 핵자기공명장치(NMR)와 선택적 신호관측기법을 이용해 생체막 단백질(Membrane Proteins)의 구조를 신속하게 규명하는 방법을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 성과로 우리나라는 향후 신약 개발에 있어 핵심열쇠를 확보하게 됐다.

용어설명 : 핵자기공명장치 (NMR)

핵자기공명장치(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)는 분자 내의 수소, 질소, 탄소 사이의 거리와 각도를 측정해 거대 생체고분자의 구조를 밝혀내는 장치다. 신의약 개발 등 생명과학(BT) 분야에 있어 핵심 연구장비로, 단백질을 포함한 생체고분자의 결합구조를 규명하는 데 활용된다.

▲ 이번 연구에 활용된 한국기초과학지원연구원의 900MHz NMR 장치 
연구는 한국기초과학지원연구원의 전영호 박사팀, 미국 솔크연구소의 최승현 박사팀, 인천 송도 소재 jCB 연구소가 공동으로 진행했으며, 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 5월 25일자 온라인판에 발표되었다.

이번 연구의 지원은 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업과 한국기초과학지원연구원(원장 박준택)의 세포막단백질사업(KMEP)이 맡았다.

‘생체막 단백질’은 세포 안팎의 에너지 대사, 외부신호 감지, 물질 수송 등 중요한 기능을 맡고 있기 때문에, 현재 시판중인 약물의 절반이 생체막 단백질을 작용점으로 활용하고 있는 실정이다. 그러나 막단백질 생산이 어렵고 구조를 규명하는 데 기술적 한계가 있어 가시적인 결과를 내는 경우는 전체 단백질 연구의 1%도 되지 않는다.

합동연구팀은 ‘고자장 NMR을 이용한 신호관측기법’과 ‘무세포 단백질 합성을 이용한 이중조합 표지기법’을 활용해 1년 이상 걸리던 연구를 획기적으로 단축시켰다.

실제로 연구팀은 대장균의 신호전달 기능을 조절하는 3종의 센서 막단백질의 특정구조를 8개월 만에 규명했다. 앞으로는 2~3개월이면 단백질 생산부터 3D 구조규명까지 가능할 것으로 보인다.

▲ NMR을 이용해 밝혀낸 대장균 3종의 센서 막단백질의 3차원 입체구조 

또한 NMR 신호를 활용한 이번 기술은 생체막 단백질과 새로운 약물의 결합을 신속하게 확인할 수 있는 신약 개발분야 핵심기술이 될 전망이다. 전영호 박사는 “병원균 감염의 통로로 작용하는 생체막 단백질 연구를 국가의 첨단연구장비를 통해 획기적으로 발전시킨 원천기술 개발 사례”라고 연구의의를 밝혔다.

오태광 미생물유전체활용기술개발사업단장은 “막단백질은 약물의 중요한 표적이지만 세포막에 파묻혀 있어 구조연구가 어렵다”고 설명하며, “이번 연구를 통해 세포 내 단백질의 활동과 기능을 이해해 질병을 진단·치료하는 데 있어 산업적으로 응용할 길이 열렸다”고 평가했다.

임동욱 기자 | duim@kofac.or.kr

저작권자 2010.05.26 ⓒ ScienceTimes