레고블록 쌓듯…거대 단백질 구조체 조립 기술 개발
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레고블록 쌓듯…거대 단백질 구조체 조립 기술 개발
  • 이새연
  • 승인 2021.11.19 11:34
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거대 단백질을 조립하기 위한 순차적, 교대 결합 방식의 모식도(KAIST 제공)© 뉴스1

KAIST 생명과학과 김학성 교수 연구팀이 약물 전달·백신 개발·질병 진단에 활용할 수 있는 새로운 플랫폼을 개발했다.

이는 거대(초분자) 단백질을 레고 블록 쌓듯 조립할 수 있는 새로운 기술로 다양한 분야에 활용이 기대된다.

19일 KAIST에 따르면 자연계에는 매우 다양한 특성과 기능을 갖는 단백질이 존재하며 생명현상을 유지하는데 핵심 역할을 한다.

따라서 거대(초분자) 단백질 구조체들의 조립 기작 이해는 단백질의 기능과 질병의 원인 규명 및 치료제 개발에 중요하다.

하지만 단백질의 구조적 다양성, 상이한 특성 및 큰 분자량 때문에 원하는 구조체를 자유자재로 조립하는 것은 아직도 어려운 과제로 남아 있다.

이에 연구팀은 두 종류의 빌딩(building) 블록 단백질을 코어(core) 단백질에 순차적으로 교대로 결합시킴으로써 간편하게 3차원 구조의 대칭형 거대 단백질 구조체를 조립하는 방법을 개발했다.

즉, 서로 특이적으로 반응하는 두 쌍의 단백질과 리건드(P1/L1 과 P2/L2)를 이용해 코어 단백질에 두 종류의 빌딩 블록을 순차적·반복적으로 결합했다.

이를 통해 크기와 작용 기작 수를 조절하면서 메가 달톤(Mega Dalton) 크기를 갖는 단백질 구조체를 쉽게 조립했다.

개발된 구조체는 다양한 분야에 응용 가능하다.

예를 들면 이번 연구에서는 단백질 구조체에 박테리아 독소를 결합해 암세포 내로 고효율로 전달할 수 있었고, 결과적으로 암세포를 효과적으로 사멸했다.

구조체 단백질의 특징인 다가 효과(avidity effect)로 인해 암 표적에 대한 결합력이 약 1000배 이상 증가돼 암세포 사멸 효과가 획기적으로 증대됐다.

이러한 특성은 백신 개발 및 질병 진단에도 응용될 수 있다.

제1 저자인 배진호 박사는 “향후, 약물 전달, 백신 개발, 질병 진단 및 바이오센서 등을 포함한 광범위한 분야에서 새로운 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것ˮ이라고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스’ 1일자 온라인판에 게재됐다.


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