베타 스트랜드 형성하는 아미노산 서열 활용
센서 단백질, 알츠하이머 유발 단백질 검출
(내외방송=정지원 기자) 정해진 형태가 없는 단백질이 여러 질환의 원인이 된다고 알려진 가운데, 이를 간단하게 검출할 수 있는 기술이 개발됐다.
KAIST(한국과학기술원)는 "김학성 생명과학과 교수 연구팀이 비정형 단백질을 간단하게 검출할 수 있는 센서 단백질을 디자인했다"고 8일 밝혔다.
비정형 단백질은 우리 몸을 구성하는 단백질의 44%를 차지해 일반 단백질보다 다양한 기능을 수행하는 반면 반면, 고정된 형태가 없어 분석이 어려웠다.
더욱이 알츠하이머와 파킨슨병 등 신경계 질환과 암, 심혈관계 질환과 대사질환을 유발하는 것으로 알려져 문제가 되는 비정형 단백질을 검출해내는 것이 질병의 진행을 막고 치료제를 개발할 수 있는 길로 여겨진다.
연구팀은 비정형 단백질이 단백질이 복잡한 입체구조가 되기 전 상태인 '단백질 2차구조' 중 '베타 스트랜드(β-strand)'를 형성하는 아미노산(단백질 기본단위) 서열(순서)을 갖고 있다는 점을 발견했다.
이 서열이 상보적 결합(특정 물질만 결합)할 때만 신호를 방출하는 원리를 활용해 센서 단백질이 만들어졌다.
베타 스트랜드로 구성된 '베타-통(β-barrel)' 구조인 녹색 형광 단백질에서 베타 스트랜드 하나를 제거한 '절단 형광 단백질'을 제작하고, 제거돼 비어 있는 위치에 비정형 단백질의 특정 서열이 상보적 결합하면 형광을 방출하는 센서 단백질이 되는 것이다.
연구팀은 이 방법을 활용해 알츠하이머를 유발하는 비정형 단백질 '아밀로이드 베타'를 검출할 수 있는 센서 단백질을 개발했다.
아밀로이드 베타와 센서 단백질을 단순하게 섞기만 하면 되기 때문에 20분 만에 빠른 검출과 추적이 가능하다.
연구팀은 이번 연구를 통해 앞으로 비정형 단백질과 관련된 질병을 조기 진단하거나 치료할 수 있는 약이 개발되는 데 기여할 것으로 기대하고 있다.
제1저자로 참여한 유태근 박사는 "이번 연구가 비정형 단백질 분석과 관련 병리기전(질병원인) 연구에 새로운 방법과 전략을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.
이진수, 윤정민 박사가 공동 참여한 이번 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '잭스 골드(JACS Au)'에 최근 표지 논문으로 선정됐다(논문명: Engineering of a Fluorescent Protein for a Snsing of an Intrinsicallyt Disordered Protein through Transition in the Chromophore State).
