한국과학기술연구원(KAIST)이 단백질이 접히는 과정에서의 구조 변화 관측에 성공했다.
KAIST는 9일 화학과 이효철 교수 연구팀이 풀린 단백질 접힘 경로에서의 단백질 구조 변화를 실시간으로 관측하는데 최초로 성공했다고 밝혔다.
단백질의 3차원 구조를 결정하는 고유의 접힘 과정은 가장 중요한 생체 반응으로 만약 단백질이 잘못 접히는 과정이 생기면 단백질의 정상적인 기능을 방해한다. 알츠하이머·광우병·파킨슨병 등이 바로 단백질 접힘이 올바르지 않아 발병되는 질병으로 알려져 있다.
연구팀은 단백질이 접히는 과정을 엑스선 펄스를 이용한 고속 연사 촬영기법을 통해 단백질 구조 변화를 연속 스냅숏으로 추출했고 이를 통해 일련 단백질 접힘 과정을 분자 수준에서 밝혀냈다.
이같은 관측이 가능했던 이유는 연구팀이 이번 연구에서 엑스선 산란 신호 분석법을 개발·적용했기 때문이다.
그동안은 풀려있는 단백질이 특정 구조를 갖지 않고 다양한 구조를 띄고 있어 접히는 과정을 관측하는 것이 어려웠다.
특히 연구팀은 그간 단백질 접힘에 대한 이론적 모델로만 제시됐던 깔때기꼴 접힘 가설을 사이토크롬 단백질 접힘 과정을 통해 실험적으로 입증했다.
이와 함께 단백질이 접히는 과정의 속도가 기존 알려진 보통 지수함수 형태가 아닌 늘어진 지수함수 형태임을 규명했다.
제1 저자인 김태우 연구원은 "단백질 접힘은 3차원 단백질 구조가 만들어지는 가장 중요한 생명현상인데, 접힘 과정에 대한 이해는 단백질 구조기반 신약 개발의 기초가 될 것ˮ이라고 기대했다.
공동 교신저자로 참여한 KAIST 화학과 이영민 교수도 "단백질 접힘 이론 모형에 대한 실험적 검증은 이론 생물리학 관점에서 더욱 정확한 계산 방법 개발에 중요한 자산이 될 것ˮ라고 말했다.
한편 이번 연구는 기초과학연구원, 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제 학술지 `미국 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)'에 게재됐다.
