'신약 설계 단서' 간암 관여 단백질의 결합 부위 찾았다 [언박싱 연구실]

<61> 이화여대 최선 교수팀
이화여대·서울대·중앙대 연구진, AI로 단백질 두 개 결합 구조 예측
100개 구조 모델 분석… 콜레스테롤 3~4개가 결합 안정화에 관여
국제학술지 'Journal of Advanced Research'에 연구 결과 게재

택배 상자를 열 때의 설렘, 기억하시나요? 대학 연구실에서는 지금 이 순간에도 우리 삶을 바꿀 놀라운 발견들이 쏟아지고 있습니다. 다만 '논문'이라는 두꺼운 포장지에 쌓여있을 뿐이죠. '언박싱 연구실'에서는 복잡한 수식과 이론 대신, 여러분이 알고 싶은 알맹이만 쏙 골라 담겠습니다. 자, 그럼 상자를 열어볼까요? 오늘 언박싱할 주인공은 바로 이 연구입니다.

이화여대 최선 교수 공동연구팀이 AI와 슈퍼컴퓨터를 활용해 밝혀낸 간암 관여 세포막 단백질 'TM4SF5'의 3차원 결합 모델 그래픽. 단백질 두 분자가 서로 맞물려 쌍을 이루고 결합면에 콜레스테롤이 자리 잡아 구조를 안정화하는 모습을 보여준다. (그래픽=제미나이 생성)

[파이낸셜뉴스] 이화여대 최선 교수와 서울대·중앙대 연구진이 간암과 만성 간질환에 관여하는 세포막 단백질 'TM4SF5'가 두 분자로 결합하는 부위와 원리를 밝혀냈다. 두 단백질은 특정 아미노산을 중심으로 맞물리고, 단백질에 당이 붙는 과정과 콜레스테롤이 이 결합 구조의 안정성에 영향을 주는 것으로 나타났다.

이번 연구 성과는 간암과 지방간염, 간섬유화 등 간질환 치료제를 설계하는 데 활용될 수 있다. TM4SF5 두 분자가 맞물리는 부위가 구체적으로 드러난 만큼 이 결합을 조절하는 치료 물질을 찾는 데 구조적 단서가 될 수 있다.

■슈퍼컴퓨터로 움직임 추적

TM4SF5는 세포막을 네 번 가로지르는 형태의 단백질이다. 세포막 단백질은 물에 잘 녹지 않아 일반적인 실험 방법으로 분리해 구조를 확인하기가 어렵다. 연구팀은 이런 한계를 보완하기 위해 AI 단백질 구조 예측 기술인 '알파폴드3'를 이용했다.

연구팀은 TM4SF5 단백질 두 개가 붙은 구조를 100개 모델로 만들었다. 이 가운데 가능성이 높은 구조를 추렸다. 이어 슈퍼컴퓨터로 실제 세포막과 비슷한 환경을 만들고 단백질의 움직임을 1마이크로초(100만분의 1초) 동안 살폈다.

■단백질 간격 벌어지자 결합 흔들

시뮬레이션 결과 정상적인 TM4SF5 두 분자는 맞닿은 부위의 핵심 아미노산 사이 거리가 평균 1억분의 4~5cm로 가깝게 유지됐다. 이 결합면에는 콜레스테롤 3~4개가 자리 잡아 단백질 두 분자가 붙은 구조를 안정화하는 데 관여했다.

단백질 바깥쪽에 당 성분이 붙는 과정인 당화도 결합 구조의 안정성에 영향을 미쳤다. 반면 핵심 아미노산 일부를 다른 아미노산으로 바꾼 돌연변이 단백질에서는 두 분자 사이 거리가 평균 1억분의 7~8cm로 벌어졌다. 결합면에 붙는 콜레스테롤도 줄었다.

연구팀은 컴퓨터 계산 결과를 실제 세포를 이용한 실험으로 확인했다. 주요 아미노산을 바꾸거나 세포 안의 콜레스테롤을 줄였을 때 TM4SF5 두 분자가 결합하는 정도가 크게 떨어지는 것을 확인했다. 이를 통해 주요 결합 부위와 콜레스테롤이 이합체 형성에 관여한다는 계산 결과를 검증했다.

연구팀은 또 TM4SF5 두 분자가 붙으면 세포 안쪽에 FAK와 c-Src 같은 암 관련 신호전달 단백질이 결합할 수 있는 공간이 생길 수 있다는 구조 모델을 제시했다. 이번 연구는 TM4SF5의 결합 구조와 원리를 구체적으로 제시했다는 점에서 향후 TM4SF5 결합 부위를 겨냥한 치료제 연구의 기초자료로 활용될 수 있다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '저널 오브 어드밴스드 리서치(Journal of Advanced Research)' 2026년 87권에 게재됐다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자