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세포 속 청소 돕는 단백질 복합체 구조 규명

등록 2019.09.16 14:40:46

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GIST 전영수·UNIST 이창욱 교수 공동연구

세계적 권위 학술지 '오토파지' 논문 게재

"파킨슨, 치매, 암, 노화 치료법 개발 기대"

【광주=뉴시스】 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 전영수 교수와 울산 과학기술원(UNIST) 이창욱 교수팀이 공동 연구를 통해 자가포식이 단백질의 4차 구조를 통해 선택적으로 조절된다는 사실을 규명했다고 16일 밝혔다. 결합 단백질에 따른 Vac8 단백질의 4차 구조 변화. 2019.09.16 (사진=광주과학기술원 제공)photo@newsis.com

【광주=뉴시스】 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 전영수 교수와 울산 과학기술원(UNIST) 이창욱 교수팀이 공동 연구를 통해 자가포식이 단백질의 4차 구조를 통해 선택적으로 조절된다는 사실을 규명했다고 16일 밝혔다. 결합 단백질에 따른 Vac8 단백질의 4차 구조 변화. 2019.09.16 (사진=광주과학기술원 제공)[email protected]

【광주=뉴시스】송창헌 기자 = 세포 속 노폐물이나 바이러스를 청소하는데 도움을 주는 단백질 복합체의 구조가 처음으로 규명됐다.

파킨슨병이나 치매, 암, 노화 등의 치료법 연구에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

16일 광주과학기술원(GIST)에 따르면 GIST 생명과학부 전영수 교수(세포 로지스틱스연구센터장)와 울산 과학기술원(UNIST) 생명과학부 이창욱 교수팀이 공동 연구를 통해 자가포식이 단백질의 4차 구조를 통해 선택적으로 조절된다는 사실을 규명했다.

우리 몸은 세포 속에 노폐물이 쌓이거나 바이러스 같은 외부 침입자가 들어오면 불필요한 물질은 세포 안 리소좀이라는 공간(주머니)에서 스스로 분해하는 '자가포식'을 시작한다.

자가포식은 악조건에서 살아남으려는 세포의 반응 중 하나로, 세포가 제몸 일부를 스스로 잡아먹는 것을 의미하며 세포가 항상 일정한 상태를 유지해 생존하기 위한 작용이다. 이 작용에 문제가 생기면 파킨슨병이나 치매같은 퇴행성 신경질환, 염증성 소화기질환, 암, 노화 등이 발생할 수 있다.

세포 내 불필요한 물질을 골라내 리소좀까지 옮기는 데는 다양한 단백질이 관여한다. 대표적으로 'Vac8 단백질'이 잘 알려져 있는데 이 단백질이 어떤 단백질과 결합하느냐에 따라 자가포식 유형이 결정된다.

예를 들어 Vac8 단백질이 Nvj1 단백질과 결합하면 세포 핵 일부분을 분해하는 자가포식이 작동하는 반면 Atg13 단백질과 결합하면 세포질 가수분해 효소를 리소좀으로 수송하는 Cvt 경로를 작동시킨다. 하지만 Vac8가 단백질이 이들 단백질과 결합하는 구체적인 원리는 밝혀지지 않았다.

이번 연구에서는 단백질 결정을 이용한 X-선 결정법과 X-선 소각 산란분석법을 이용해 Vac8 단백질이 결합하는 단백질에 따라 4차 구조가 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 달라진 구조에 따라 자가포식의 유형도 결정됐다

연구팀은 효모를 이용해 Atg13 단백질 결합에 관여하는 아미노산 돌연변이를 유도해 검증도 진행했다. 실험결과 Atg13 결합 구조에 문제가 생기자 PMN 자가포식은 나타났지만 Cvt 관련 반응은 나타나지 않았다. 단백질 4차 구조에 이상이 나타나면 특정 자가포식이 일어나지 않는다는 사실을 입증한 것이다.
【광주=뉴시스】 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 전영수 교수(왼쪽)와 울산 과학기술원(UNIST) 이창욱 교수팀이 공동 연구를 통해 자가포식이 단백질의 4차 구조를 통해 선택적으로 조절된다는 사실을 규명했다고 16일 밝혔다. 2019.09.16 (사진=광주과학기술원 제공)photo@newsis.com

【광주=뉴시스】 송창헌 기자 = 광주과학기술원(GIST) 전영수 교수(왼쪽)와 울산 과학기술원(UNIST) 이창욱 교수팀이 공동 연구를 통해 자가포식이 단백질의 4차 구조를 통해 선택적으로 조절된다는 사실을 규명했다고 16일 밝혔다. 2019.09.16 (사진=광주과학기술원 제공)[email protected]

GIST 전영수 교수는 "하나의 단백질이 어떻게 다양한 형태의 자가포식 과정을 선택적으로 매개할 수 있는 지를 규명한 것이 가장 큰 연구성과"라며 "단백질 4차 구조를 이용해 파킨슨병이나 치매, 암, 노화 등 자가포식 관련 질환의 치료법을 찾는 연구에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다"고 말했다. 

이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 선도연구센터지원사업(세포 로지스틱스 연구센터)과 GIST 연구원의 지원을 받아 수행됐으며, 연구성과는 자가포식 연구분야 최고 권위학술지인 '오토파지(Autophagy)' 저널에 9월12일자 온라인으로 게재됐다.


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