광주과학기술원 , 세계 첫 퇴행성 뇌·대사 질환 단백질 구조 규명

진미선 교수 연구팀 "TAPL 신약후보물질 발굴 기대"

GIST 진미선 교수 연구팀. 사진 왼쪽부터 연구책임자 진미선 교수, 제1 저자 박준규 학생. 사진 제공=광주과학기술원

[서울경제]

광주과학기술원(GIST)의 연구팀이 퇴행성 뇌질환이나 대사질환 등의 발병에 관여하며 세포 내 불필요한 펩타이드를 운반하는 단백질 TAPL이 세포 내 지질 수송 기능을 가지고 있음을 세계 최초로 규명해 화제다.

7일 GIST에 따르면 생명과학부 진미선 교수 연구팀은 결정화 과정 없이도 단백질 구조 규명이 가능한 초저온 전자현미경을 이용해 수송 사이클 동안 TAPL이 갖는 여러 구조 규명에 성공했다.

TAPL은 체내에서 세포막 내외로 다양한 물질(당, 비타민, 호르몬, 대사산물, 항생제, 항암제 등)을 수송하는 단백질인 ‘ABC 트랜스포터’(총 48개)의 일종으로, ABC 트랜스포터의 돌연변이나 기능 이상은 다양한 난치성 질환(암, 대사질환, 퇴행성 뇌질환, 저혈당증 등)의 주요 원인으로 보고되고 있다.

TAPL은 펩타이드를 리소좀으로 운반하는 수송체인데, 운반된 펩타이드는 여러 효소에 의해 아미노산으로 분해돼 에너지 생성 및 단백질 합성에 재사용된다.

이런 TAPL의 기능 이상은 세포 내 펩타이드의 과도한 축적을 유발해 다양한 암이나 대사질환, 퇴행성 뇌 질환의 발병에 영향을 줄 수 있다.

이러한 중요성 때문에 TAPL의 존재가 처음 알려진 후 수많은 연구가 이뤄져 왔지만, 필수적인 단백질 결정화(crystallization)의 과정이 매우 까다로워 세포 내 펩타이드 수송 메커니즘 연구가 쉽지 않았다.

진 교수 연구팀은 이러한 결정화와 상관없이 TAPL의 펩타이드 길이에 따른 수송 능력의 차이 뿐만 아니라 인지질에 의한 ATP 분해 활성 증가를 확인했다.

진미선 교수는 “이번 연구를 통해 TAPL의 기능적 다양성에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있었다"며 "TAPL을 표적으로 하는 신약후보물질을 발굴하는 데 필요한 핵심 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지인 ‘네이쳐 커뮤니케이션’에 온라인 게재됐다.

광주=박지훈기자 기자 jhp9900@sedaily.com