"국내연구진, 맞춤형 변형 단백질 생산기술 세계 최초 개발"

[이데일리 오희나 기자] 국내 연구진이 맞춤형 변형 단백질 생산기술을 세계최초로 개발했다. 질병 규명과 신약 개발에 기여할 것으로 전망된다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 KAIST 화학과 박희성 교수와 양애린 박사 연구팀이 이희윤 교수팀과 공동연구를 통해 암과 치매 등 각종 질병을 유발시키는 것으로 알려진 단백질의 비정상적인 변형을 구현할 수 있는 맞춤형 단백질 변형기술을 세계 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.

이번 연구결과는 최고 권위 학술지인 사이언스 9월호 29일자에 가장 중요한 논문 (First Release)으로 선정돼 온라인 게재됐다.

우리 몸을 이루는 기본 단위인 세포는 2만여 종의 유전자를 가지고 있는 것으로 알려져 있고, 이로부터 만들어지는 단백질의 종류는 100만 종 이상이 될 것으로 추정된다. 이는 단백질이 만들어진 후 다양한 단백질 변형(post-translational modification)이 일어나기 때문이다.

이러한 단백질 변형의 원인으로는 인산화, 당화, 아세틸화, 메틸화 등 200여 종이 알려져 있으며, 정상적으로 변형된 단백질들은 생체 내에서 세포 신호 전달, 성장 등 우리 몸의 정상적인 신진대사 활동에 매우 중요한 역할을 한다.

그러나 유전적, 환경적 혹은 미지의 요인으로 인해서 비정상적인 단백질 변형이 일어나면 세포의 대사활동과 신호전달이 손상되어 세포의 무한 분열을 초래하는 각종 암은 물론, 치매를 일으키는 퇴행성신경질환 및 당뇨를 포함한 각종 만성질환을 유발하는 것으로 알려져 있다.

이전에는 이러한 비정상적인 단백질 변형을 구현한 맞춤형 변형 단백질 개발기술이 존재하지 않아서 각종 질병의 원인 규명과 맞춤형 신약 개발 연구에 많은 어려움이 있었다.

연구팀은 2011년 암을 일으키는 직접적인 원인으로 알려진 비정상적인 단백질 번역 후 인산화를 구현하기 위한 맞춤형 인산화 변형 단백질 생산기술을 개발해 사이언스 8월호에 논문을 발표한 바 있다. 이번 연구에서는 선행연구 결과를 바탕으로 인산화 이외에 당화, 아세틸화 등과 같은 다른 200여종의 단백질 변형을 직접 구현해 원하는 변형 단백질을 합성할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.

연구팀은 “이번 기술을 활용하면 원하는 위치에서 원하는 종류의 맞춤형 변형 단백질 생산이 가능하게 되어, 암과 치매 등 단백질 변형으로 인해 발생하는 각종 질병의 직접적인 원인을 밝힐 수 있어, 신약 및 치료제 개발 속도를 높이고, 발생할 수 있는 부작용을 최소화할 수 있는 획기적인 기술”이라고 밝혔다.

또한, 김성훈 연구단장은 “이 기술이 실용화 될 경우 맞춤형 표적항암제, 뇌신경 치료제 개발 등이 가능해 현재 약 1,500조원에 달하는 글로벌 신약개발 연구에 새로운 패러다임을 열 것”이라며 “연구단은 현재 주력 핵심 타겟에 이번 기술을 적용해 정밀한 신약 후보물질을 개발할 계획에 있으며, 국내외 제약사와 바이오 기업에도 적용을 확대할 경우 그 간 원하는 단백질을 얻을 수 없어 연구되지 못했던 다양한 질환의 신약 개발에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 미래부 글로벌프론티어사업(의약바이오컨버젼스연구단, 단장 김성훈)의 지원으로 이뤄졌다.