한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 김학성 교수와 서울대학교 물리학과 홍성철 교수 공동 연구팀이 단백질이 생체 내 분자를 인식하고 결합하는 메커니즘을 규명했다고 21일 밝혔다.
핵산, 단백질 등으로 알려진 생체분자는 생물체를 구성하거나 생물의 구조와 기능, 정보전달 등에 필요한 물질로 특히 단백질은 다른 생체분자를 인지하고 결합해 생명현상을 조절하고 유지하는데 가장 중요한 역할을 한다. 단백질의 생체분자 인식에 오류가 발생하면 각종 질병이 유발되기도 해 단백질의 생체분자 인식 및 결합에 대한 원리와 과정에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다.
김학성 교수 연구팀은 단백질이 다양한 구조를 갖고 있으며, 구조적으로 가장 안정적인 '열린 구조'와 상대적으로 불안정한 '부분 닫힘 구조'를 반복한다는 점에 주목하고 생체분자와 결합하면서 단백질 구조가 변하는 현상을 단분자 수준에서 실시간으로 분석했다.
연구결과 생체분자는 가장 안정된 구조의 단백질을 주로 선호하며 결합과 동시에 단백질을 가장 에너지 수준이 낮은 안정된 구조로 변화시킨다는 사실을 세계 최초로 밝혔다. 이와 함께 생체분자는 불안정한 '부분 닫힘 구조'에도 결합해 단백질 구조를 변화시킨다는 사실도 규명했다.
학계는 연구팀의 이번 결과가 단백질이 생체분자와 결합하면서 구조가 변한다는 '유도형 맞춤 모델'과 생체분자가 단백질의 다양한 구조 중에서 최적의 하나만을 선택적으로 인지한다는 '구조 선택 모델'을 처음으로 실험을 통해 입증해 낸 것으로 평가하고 있다.
김학성 교수는 "생체분자가 존재하는 경우 단백질의 구조 전환 속도가 변하는 현상을 단 분자 수준에서 분석해 단백질의 생체분자 인식 메카니즘을 처음으로 직접 증명했다"며 "이번 연구로 단백질의 조절기능을 보다 정확하게 파악할 수 있게 돼 향후 복잡한 생명현상을 이해하고 관련 질병 치료제 개발에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.
jhpark@fnnews.com 박지현 기자
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