초저온전자현미경으로 암유발인자 구조 규명…신약 후보 물질 발굴 가속화

그림 왼쪽. 초저온 전자 현미경으로 풀이한 ATAD2의 세 가지 구조. 각각의 색깔은 다른 에너지 상태를 나타내며, 고리 구조에서 나선형 구조로의 변화를 보인다. 그림 오른쪽 상단은 단분자 형광 이미징을 통해 ATAD2가 DNA(초록색)에 히스톤 (붉은색) 분자를 결합시켜주는 과정을 보인다. 그림 오른쪽 아래 고속 원자힘 현미경에 의한 ATAD2 구조 변화의 실시간 관찰. /사진제공=UNIST

한국과학기술원 송지준 교수와 울산과학기술원 이자일 교수 연구팀이 암세포에서 많이 생성되고 암의 예후를 악화시키는 것으로 알려진 단백질의 구조를 규명했다고 과학기술정보통신부가 17일 밝혔다.

이 연구는 해당 단백질의 역할을 규명해 이를 표적으로 하는 신약 후보 물질의 발굴을 가속화 할 것으로 기대된다.

한 사람이 가진 DNA 사슬은 매우 길어, 실패에 감긴 실처럼 히스톤이라 불리는 단백질을 중심으로 압축돼 작은 세포의 핵 속에 들어있다. DNA의 유전정보를 복제하거나, 유전정보를 읽어 단백질을 만드는 등 필요시에는 실패 역할을 하는 히스톤 단백질을 조절, DNA 사슬을 느슨하게 또는 팽팽하게 조절하는 역동적인 과정이 일어난다.

문제는 DNA 사슬을 조정하는 과정에서 히스톤이 뭉치거나 DNA 사슬이 엉기는 경우에 유전정보의 손실이나 무분별한 유전자 발현이 발생한다. 이는 우리 몸속에 발생학적 질환이나 암을 일으키는 원인이 된다.



공동 연구팀은 이 과정을 올바르게 작동하도록 하는 ‘히스톤 샤페론’ 단백질의 분자구조와 작용 방식을 밝히는 연구를 진행했다. 이들은 초저온 전자현미경을 사용해 ‘히스톤 샤페론’ 중 하나인 ATAD2 단백질의 구조를 살폈다. 이어 고속원자힘현미경을 이용해 그 구조 변화 과정을 관찰하고, 이를 실험적으로 입증하는데도 성공했다.

송지준 교수는 “연구는 초저온 전자현미경 등 첨단 생물리학적 기법을 통해 암 등의 질환과 관련된 히스톤 샤페론 단백질의 구조와 작용기전을 밝힌 것”이라며 “해당 단백질을 표적으로 하는 신약 후보 물질의 발굴을 가속화 할 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

과학기술정보통신부 중견연구지원사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션 17일자에 게재됐다.
/울산=장지승기자 [e-mail]