빛으로 켰다 껐다하는 단백질 개발

- 빛으로 세포의 신호전달 조절

국내 연구진이 빛을 이용해 세포 속 다양한 신호전달을 스위치처럼 조절하는 단백질을 개발했다. 

KAIST(한국과학기술원) 김학성 교수, 허우성 박사, 최정민 박사 연구팀이 광스위치 분자를 결합해 빛에 의해 조절되는 단백질을 설계했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(글로벌연구실, 중견연구)의 지원으로 수행되었으며, 화학분야 국제학술지 앙게반테 케미(Angewandte Chemie)에 논문명 <Repeat Module-Based Rational Design of a Photoswitchable Protein for Light-Driven Control of Biological Processes>으로 8월 20일 게재됐다.

▲ LRR 단백질 기반의 광스위치 단백질 개발 및 이를 이용한 세포 신호전달 조절. 광스위치 분자를 반복 모듈 사이에 결합시켜 표적에 대한 결합력을 빛으로 조절할 수 있는 광스위치 단백질을 개발하였고 이를 이용하여 세포 신호전달을 빛으로 조절했다.

빛은 비침습적이고 빠르기 때문에 다른 물리‧화학적인 방법보다 효과적으로 신호전달 연구에 활용될 수 있다. 그러나 자연에 존재하는 광스위치 단백질로 신호전달을 조절하려면 각 신호전달계에 맞춰 다시 단백질을 설계해야 하는 복잡하고 힘든 과정이 요구된다.

연구팀은 광스위치 분자를 합리적인 방법으로 단백질에 결합시켜 빛으로 단백질의 구조 변화를 유도하고 결국 표적에 대한 결합력을 조절해냈다.

사용된 물질은 LRR(Leucine-rich repeat) 단백질과 아조벤젠 유래 광스위치 분자이다. 다양한 표적에 대해 결합하는 LRR 단백질에 광범위하게 적용될 수 있는 기반 기술이다.

연구팀은 실제로 빛에 의해 상피세포 성장인자 수용체(EGFR)에 대한 결합력이 조절되는 단백질을 개발했다. 그리고 이를 이용해 세포 내 EGRF 신호전달을 빛으로 조절해냈다.

김학성 교수는 “이 연구는 특정 광스위치 단백질을 넘어서서 다양한 광스위치 단백질을 개발할 수 있는 설계 기술을 정립한 것으로, 이를 이용한 신호전달 제어 연구에 폭넓게 사용될 수 있다”라고 연구의 의의를 설명했다.

IT뉴스 / 김들풀 기자  itnews@