김호민 KAIST 교수© News1


KAIST 교수가 세포 내 단백질의 분해를 담당하는 프로테아좀(proteasome) 복합체의 3차원 구조 분석에 성공했다.이번 연구 결과는 새로운 항암제 개발에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.

6일 대학 측에 따르면 의과학대학원 김호민 교수가 바이오 투과전자현미경을 이용해 프로테아좀 복합체의 고해상도 구조를 규명했다.

'프로테아좀 복합체'는 폐기물 처리시설처럼 세포 내부에 있는 필요 없는 단백질들을 적절한 시기에 없애주면서 생체 조절의 핵심기능을 맡고 있다.

이 복합체에 돌연변이가 생기면 암, 퇴행성 뇌질환, 면역질환 등으로 이어질 수 있다고 김 교수는 설명했다. 현재 다발성 골수종의 치료제로 사용되고 있는 벨케이드(Velcade)가 바로 이 프로테아좀의 기능을 억제해 암세포 분열을 억제하는 항암제다.

하지만 이보다 약효가 좋고 부작용이 적은 치료제 개발을 위해 프로테아좀 복합체 관련 연구는 20년 이상 꾸준히 진행돼 왔다.

특히 30여개의 단백질이 모여서 만들어진 프로테아좀 복합체의 경우 크기가 매우 크고 구조가 복잡하기 때문에 기능을 이해하기 위한 3차원 구조 분석에 많은 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 바이오 투과전자현미경 안에 얼려진 단백질샘플을 넣고 수백 장의 사진을 찍은 후, 여러 각도에서 찍힌 단백질 사진을 고성능 컴퓨터를 이용해 분석하는 방법으로 3차원 구조를 규명하는데 성공했다.

이 기술은 기존에 널리 사용되던 단백질결정학 기술보다 적은 단백질 샘플로 분석이 가능하고 크기가 매우 큰 복합체 분석도 용이하다는 설명이다.

김 교수는 이번 연구에 대해 “프로테아좀 복합체 조립과정 이해 및 3차원 구조 규명은 생체 내 단백질 소멸 조절 과정에 대한 이해를 높일 뿐 아니라 이를 활용한 신약 개발이 활발히 이루어 질 것”이라고 밝혔다.

또 “단백질결정학 기술과 바이오 투과전자현미경기술을 상호보완적으로 사용한다면 향후 여러 단백질복합체 3차 구조 연구에 큰 시너지효과를 가져올 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 학술지 ‘네이처(Nature, IF= 36.28)’ 5월 5일자 온라인판에 게재됐다.

김 교수는 미국 캘리포니아대학 샌프란시스코 캠퍼스에서 박사 후 연구원으로 있을 당시부터 이번 연구를 수행해 오면서 이판 쳉(Yifan Cheng) 교수의 지도를 받아, 하버드대·콜로라도대와 공동으로 이번 연구를 진행했다.

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