"질병원인 규명, 암치료 개발 획기적 전기 마련"

국내연구진이 세계최초로 질병원인 규명과 신약개발 등에 있어 결정적 역할을 하는 '맞춤형 인산화 단백질' 생산에 성공했다.

교과부는 박희성 KAIST 화학과 교수팀이 "세포내 신호전달체계를 재설계해 세균으로부터 맞춤형 인산화 단백질을 생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다"고 26일 밝혔다. 

'단백질 인산화'는 생체 내에서 일어나는 단백질 변형의 일종으로, 세포내 신호전달과 그 결과 발생하는 세포의 생장·분열·사멸을 결정하는 중요한 역할을 한다.

예를들어, 성장세포가 성장호르몬 등 외부의 자극을 받으면 세포내 단백질에 인산이 첨가되는데 이를 '단백질 인산화'라 부른다.

인산화된 단백질은 다른 단백질을 인산화시키는 일련의 신호전달 과정을 거쳐 세포분열을 일으킨다. 즉, 세포분열의 핵심이 바로 단백질 인산화라 할 수 있다.

그런데 인산화 과정에서 인산화 단백질에 돌연변이가 발생하면 세포의 정상적인 신호전달이 손상되고 세포의 무한 분열을 초래한다. 결국 암을 포함한 각종 질병의 직접적인 원인이 된다.

이런 인산화 과정은 매우 복잡하고 격렬하게 이뤄진다. 때문에 세포내 신호전달의 극히 일부만이 알려져 있다. 단백질 인산화를 임의적으로 조절하는 것도 불가능했다. 이로 인해 연구자들은 질병 원인 규명 연구와 신약개발에 많은 어려움을 겪고 있다.

박 교수는 예일대 Soll 교수팀과 공동연구를 통해 세균의 단백질 합성관련 인자들을 재설계하고, 진화방법으로 리모델링 해 인산화 아미노산(단백질 구성인자)을 단백질에 직접 첨가하는 기술을 개발했다. 맞춤형 인산화 단백질을 생산하는데 성공한 것이다. 

연구팀은 이 기술을 이용해 다양한 암을 유발시키는 단백질로 알려진 MEK1 인산화 단백질 합성에도 성공할 수 있었다.

박 교수는 “이번 연구를 통해서 단백질의 인산화 조절과 인산화 단백질의 대량 생산이 가능해 졌다"고 평가했다.

이어 박 교수는 "인산화 단백질을 통해 암을 포함한 각종 질병의 원인규명 연구와 차세대 암치료제 개발연구가 체계적이고 실질적으로 이뤄질 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 교과부 '글로벌프론티어사업(탄소순환형 차세대 바이오매스 생산/전환 기술연구단)'의 지원을 받아 진행됐다.

연구결과는 생명과학분야 최고권위지인 사이언스誌  8월호(8월26일자)에 게재됐다.