빛 있으면 스위치처럼 작동하는 단백질
빛 있으면 스위치처럼 작동하는 단백질
  • 함예솔
  • 승인 2018.08.28 23:20
  • 조회수 2583
  • 댓글 0
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빛에 의해 스위치처럼 작동해요. 출처: Flickr
빛으로 작동해요. 출처: Flickr

빛을 통해 스위치처럼 작동하는 단백질이 개발됐습니다. 한국과학기술원 김학성 교수 연구팀은 빛을 이용해 세포 속 다양한 신호전달을 조절하는 기술을 개발했습니다. 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리·화학적 방법보다 비침습적(noninvasive)이고 빠르기 때문에 세포 기능연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다.

 

그러나 지금까지는 자연에 존재하는 광 스위치 단백질로 신호전달을 조절하려면 각각의 신호전달 시스템에 맞도록 재설계해야 하기 때문에 복잡할 뿐 아니라 실제 응용에는 많은 제한이 있었습니다. 이를 극복하기 위해 최근에는 합성된 광 스위치 분자를 단백질에 결합시켜 빛에 따라 그 기능을 조절하려는 연구가 진행됐지만, 이 경우에도 단백질 종류에 따라 단백질의 설계방법이 다르고, 복잡해 활용에 한계가 있었습니다.

 

LRR 단백질 기반의 광스위치 단백질 개발 및 이를 이용한 세포 신호전달 조절. 출처: 한국연구재단
LRR 단백질 기반의 광스위치 단백질 개발 및 이를 이용한 세포 신호전달 조절. 출처: 한국연구재단

연구팀은 LRR(Leucine-Rich Repeat) 모듈로 구성된 반복 단백질을 구조 생물학과 분자동력학(molecular dynamics) 모델링을 이용했습니다. 광 스위치 분자를 반복 모듈사이에 결합시켜 접합면을 가역적으로 변형시킨 건데요.

 

이러한 방법으로 연구팀은 표적에 대한 결합력을 빛으로 조절할 수 있는 단백질 설게 기술을 개발했습니다. 설계 기술에 다양한 표적에 결합하는 LRR단백질을 적용해본 결과, 각 표적에 대한 결합력을 빛으로 조절할 수 있는 단백질을 성공적으로 개발할 수 있었습니다. 특히 빛에 의해 상피세포 성인인자 수용체(EGFR, eeithelial growth factor receptor)에 대한 결합력 조절이 가능한 단백질을 개발했는데, 이는 세포 내 EGFR 신호 전달을 빛으로 조절할 수 있다는 것을 증명했다는 점에서 의미가 있습니다. 

 

김학성 교수는 "이 연구는 특정 광 스위치 단백질을 넘어서서 다양한 광 스위치 단백질을 개발할 수 있는 설계 기술을 정립한 것"이라며 "이는 신호전달 제어 연구에 폭넓게 사용될 수 있을 것"이라고 전했습니다. 

 

이 연구를 통해 다양한 파장대에 따라 작동하는 각각의 광스위치 분자를 이용한다면, 여러 가지 세포 신호 전달을 동시에 조절할 수 있어 복잡한 세포기능을 효과적으로 연구하는 데 활용될 수 있을 것으로 보입니다. 이 연구는 화학분야 국제 학술지인 <앙게반테 케미>에 게재됐습니다. 



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