막단백질 결정화에 탁월한 양쪽성 물질 개발

신약개발 위한 막단백질 구조규명에 활용 가능

［메디컬투데이 김소희 기자］

신약 개발에 필수과정인 막단백질 결정화에 탁월한 양쪽성 화합물질을 개발됐다.

5일 교육과학기술부에 따르면 한양대학교 생명나노공학과 채필석 교수팀은 막단백질을 감싼 복합체의 크기를 보다 작게 만들면서 동시에 막단백질의 안정화 성능은 개선할 수 있는 양쪽성 물질의 개발 연구에 착수했다.

그 결과 세포막 단백질과 결합했을 때 작은 복합체를 형성할 수 있도록 기존 MNG에서 말토즈 대신 크기가 작은 글루코즈와 그와 조화를 이루는 작은 소수성기를 도입하는 형태로 분자구조를 설계해 GNG(glucose-neopentyl glycol) 4종을 합성해냈다.

막단백질이란 세포표면의 세포막에 끼어있는 단백질로 물질 수송이나 외부신호 감지 등 세포의 관문으로 중요한 생리기능을 담당하고 있다. 이러한 막단백질을 시험관에서 결정화시키는 과정은 신약개발의 필수과정이다.

그러나 막단백질은 수만 종에 이르는 반면 구조가 알려진 것은 수백 개에 불과하다. 구조분석을 위해 수용액에 두면 쉽게 변성되거나 물과 섞이지 않으려는 소수성 부분끼리 뭉쳐 원래 구조를 잃고 응집해 버리기 때문이다.

이에 채 교수팀은 2010년과 2012년 각각 양쪽성 물질인 MNG와 GDN을 개발했으나 막단백질과 다소 큰 복합체를 형성해 단백질 결정화를 방해하는 한계가 있었다.

하지만 이번 연구를 통해 개발된 양쪽성화합물(물과 섞이기 쉬운 친수성 부분과 섞이기 어려운 소수성 부분을 분자 내에 동시에 가지고 있는 화합물)을 사용하면 막단백질의 결정화가 진행되는 일주일에서 한 달 동안 막단백질의 본래 구조가 유지돼 단백질 구조 분석이 매우 용이해졌다.

또한 연구팀이 개발한 양쪽성 물질 GNG 가운데 3종은 미국 바이오기업 Affymetrix에 의해 상용화됐으며 이를 통해 많은 연구자들이 이 물질을 보다 쉽게 얻어 막단백질 구조규명에 관한 연구를 보다 쉽게 수행할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

채필석 교수는 “막단백질의 구조 연구에 공헌할 수 있는 새로운 양쪽성 화합물을 개발하면 기존 물질로 불가능했던 막단백질의 구조를 규명할 수 있고 나아가 다수의 막단백질 구조규명에 활용될 수 있어 그 파급효과가 매우 크다”고 말했다.

한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원(ERC) 및 일반연구자지원(신진_장비) 사업의 지원을 받았다. 연구결과는 케미컬 커뮤니케이션지(온라인판 2월22일, 표지논문 3월21일 예정)에 게재됐다.
메디컬투데이 김소희 기자(kimsh333@mdtoday.co.kr)
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