[대학저널 황혜원 기자] KAIST(총장 신성철) 화학과 이효철 교수 연구팀이 단백질 접힘 경로에서의 단백질 구조 변화를 실시간으로 관측하는 데 최초로 성공했다.
이 교수 연구팀은 풀린 단백질이 접히는 과정을 엑스선 펄스를 이용한 고속 연사 촬영기법을 통해 단백질의 구조 변화를 연속 스냅숏으로 추출했다. 이를 통해 일련의 단백질 접힘 과정을 분자 수준에서 밝혀냈다.
잘 접혀있는 단백질이 풀리는 과정은 비교적 쉽게 연구할 수 있어 많은 연구가 이뤄져 왔지만 풀려있는 단백질이 접히는 과정에 대한 연구는 풀려있는 단백질이 특정 구조를 가지지 않고 매우 다양한 구조를 가져 잘 이뤄지지 않았다.
이 교수 연구팀은 이번 연구에서 엑스선 산란 신호 분석법을 개발, 적용해서 난제를 해결하는 데 성공했으며, 그간 성과가 미약했던 과정을 새로 밝혀냈다는 점에서 큰 의미를 지닌다.
연구팀은 생체 내 전자전달에 관여하는 사이토크롬 단백질을 풀림 상태에서 접힘 상태로의 전이 과정을 발생시켜, 해당 접힘 과정을 시간 분해 엑스선 산란법을 이용해 연속적으로 움직이는 단백질의 구조 변화를 관측했다. 그간 단백질 접힘에 대한 이론적 모델로만 제시됐던 깔때기꼴 접힘 가설을 사이토크롬 단백질의 접힘 과정을 통해 실험적으로 입증한 것이다.
제1 저자인 김태우 연구원은 “단백질 접힘은 3차원 단백질 구조가 만들어지는 가장 중요한 생명현상인데, 접힘 과정에 대한 이해는 단백질 구조기반 신약 개발의 기초가 될 것”이라고 전했다.
공동 교신저자로 참여한 KAIST 화학과 이영민 교수도 “단백질 접힘 이론 모형에 대한 실험적 검증은 이론 생물리학 관점에서 더욱 정확한 계산 방법 개발에 중요한 자산이 될 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 기초과학연구원, 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’ 7월 1일자에 게재됐다(논문명:Protein folding from heterogeneous unfolded state revealed by time-resolved X-ray solution scattering).
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