국내 연구진이 치매, 당뇨, 암, 파킨슨 병 등과 연관된 단백질 응집*현상의 새로운 원인을 밝혀냈다. 질환유발 뿐 아니라 단백질 의약품 개발의 걸림돌이 되는 단백질 응집 성향을 정확히 예측할 수 있어 신약개발 등 후속연구가 활발해질 것으로 기대된다.

* 단백질 응집 : 단백질이 비정상적으로 축적되면서 응집체를 형성하는 현상. 비정상적인 단백질 응집체는 독성을 띨 수 있으며 독성 응집체는 주변 세포들의 기능장애와 세포사멸을 초래해 질환으로 이어질 수 있다. 단백질 응집은 다양한 퇴행성 신경질환 뿐 아니라 제2형 당뇨, 암 등 여러 질환의 공통된 병인으로 알려져 있다. 차세대 의약품인 단백질 신약개발에서도 단백질 과발현에 의한 응집물 형성이 걸림돌이 되고 있다.

숙명여자대학교 화학과 함시현 교수팀이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심)의 지원으로 수행되었고, 화학분야 국제학술지 앙게반테 케미 (Angewandte Chemie International Edition) 2월 24일 온라인판에 게재되는 한편 그 중요성을 인정받아 4월호 표지논문으로 선정되었다.

(논문명 : Interaction with the Surrounding Water Playes a Key Role in Determining the Aggregation Propensity of Proteins)

단백질 응집으로 인한 관련 질환을 극복하기 위해 문제가 되는 단백질의 응집성향을 제어하려는 연구가 활발하나 대부분 단백질 자체 특성에 초점을 맞춰 한계가 있었다.

때문에 먼저 단백질 응집 원리를 분자수준에서 이해하고 예측하는 방법을 개발하는 것이 필요한 실정이었다.

함 교수 연구팀은 물이 우리 몸 안에 가장 많은 부분을 차지한다는 사실에 착안해 단백질과 물의 상호작용을 정확히 구현하는 기술을 독자적으로 개발했고, 이로부터 생체 내 질환 단백질의 응집현상을 정확히 예측할 수 있음을 입증했다.

생체 내에서 질병으로 이어질 수 있는 단백질의 응집을 분자수준에서 제어할 수 있는 방법을 제시한 것으로 관련 질환의 이해에서 나아가 치료제 개발 등 후속연구를 위한 실마리가 될 것으로 기대된다.

연구팀은 물과의 상호작용이 단백질 응집성향을 결정하는 주요요인임을 규명하여, 단백질을 구성하는 아미노산 서열 등에만 중점을 두었던 기존 연구에 새로운 전기를 제공했다.

단백질 주변의 물의 구조와 분포를 정확히 예측할 수 있게 됨에 따라 어떤 단백질이 왜 얼마나 응집하는지를 90% 정확도로 예측할 수 있다는 설명이다.

함 교수는“단백질 응집이 문제가 되는 단백질 신약개발 관련하여 대규모 제약회사의 관심을 받고 있다”고 밝혔다. 한편 이번 논문은 저널에 게재된 상위 10% 이내 논문으로 꼽혀 주목할 만한 논문(HIP, Highly Important Paper)에도 선정되었다.