왼쪽부터 윤성일 강원대학교 의생명융합학부 교수, 박순철 학생. (강원대학교 제공) 2017.11.29/뉴스1 © News1 김경석 기자

윤성일 강원대학교 의생명융합학부 교수와 박순철 학생으로 구성된 연구팀이 '패드알(PadR) 단백질의 3차원 구조 연구 및 단백질에 의한 해독효소의 유전자 발현 과정'을 세계 최초로 규명했다.

패드알은 세균에 유해한 패놀산이 감지됐을 때 페놀산분해효소의 발현을 유도하는 전사조절 단백질이다. 자연환경에서 존재하는 '페놀산'은 일부 세균의 증식을 저해하는 물질로 스스로 해독효소를 생산해내는 독특한 시스템을 지니고 있다.

이 페놀산을 감지하고 분해효소 발현을 조절하는 전사인자(轉寫因子)인 패드알 단백질은 세균의 증식을 위협하는 다양한 유해환경 극복을 위해 필수적인 역할을 담당하고 있다.

이러한 기능적 중요성에도 그동안 패드알 단백질의 유전자 발현 조절에 대한 구조적·분자적 기전은 전혀 알려지지 않은 상태였다. 이에 윤 교수 연구팀은 패드알 전사인자의 독성저항에 관한 분자수준의 연구가 국내외적으로 부족하다고 판단해 본 연구를 시작했다.

결국 연구팀은 '엑스선 결정학(분자의 3차원 구조를 원자 수준에서 결정하는데 사용되는 기술)'을 이용해 패드알 단백질의 구조와 작동자 DNA와의 결합구조를 규명해냈다.

이는 패드알 단백질이 두개의 단백질 분자가 결합한 형태로 DNA의 굴곡부위에 결합된다는 것을 세계최초로 밝혀낸 것이다.

윤 교수는 "단백질의 구조적 분석은 유전자 발현 조절과정에 대한 가설을 제시하고 입증하는 기반이 됐다"며 "패드알 계열 단백질은 병원균의 항생제 내성 발현 및 독소 형성과 밀접하므로 향후 감염질환 치료제 개발에 큰 도움을 줄 것"이라고 말했다.


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