KAIST 연구팀, 획기적 암 치료제를 만들 단백질 코드 규명​

한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 이지민 교수 연구팀이 단백질 수명을 결정하는 단백질 ‘번역 후 조절’ 코드를 규명했다고 1일 밝혔다. 이는 암이나 퇴행성 뇌질환 치료제를 만드는데 기여할 수 있을 것으로 보인다.

디옥시리보핵산(DNA)은 메신저 리보핵산(mRNA)을 통해 복사(전사·transcription)·번역(translation) 과정을 거쳐 단백질로 발현되는데, PTM은 최종 단백질로 번역까지 일어난 이후 추가로 생기는 현상이다. 단백질 구조·효능에 영향을 미치는 것으로 주로 알려졌다.

이지민 교수 연구팀은 유럽분자생물학연구소(EMBL) 미하일 사비스키(Mikhail Savitski) 교수, 서울대학교 백성희 교수와 공동으로 기존에 단백질의 운명 조절과 연관이 없을 것으로 생각됐던 PTM 신호를 `PTM-활성화(PTM-activated) 데그론'과 `PTM-불활성화(PTM-inactivated) 데그론'으로 구분해 단백질 수명 조절과의 관련성을 규명했다.

데그론 코드는 단백질 수준을 조절할 수 있는 아미노산 서열의 조합 개념이다. 질병 진행·억제 스위치 역할을 하는 단백질의 수명 조절 코드를 의미한다. PTM에 의해 데그론이 활성화 되는 것은 단백질의 번역 후 변화가 단백질의 분해를 촉진했다는 것을 의미하며, 반대로 불활성화 데그론은 번역 후 조절 신호가 단백질의 분해를 억제하여 단백질의 축적이 일어났음을 의미한다.

질병을 촉진하는 단백질의 분해 혹은 질병을 억제하는 단백질의 축적을 미리 예측 가능하여 암이나 퇴행성 뇌질환의 발병 및 억제를 진단 가능해진다.

연구팀은 이를 규명한 결과 기존 치료제가 접근할 수 없는 `기존에 약으로 만들지 못했던(Undruggable)' 신규 표적의 정확도 높은 치료법을 개발할 가능성을 열었다.

또한 연구팀은 신규 PTM 관련 코드를 다각화함으로 인해 단백질 분해 및 생성의 근본 원인을 알 수 없었던 기존의 신호 전달 체계에 PTM을 유도하거나 제거하는 효소의 역할을 재조명했다. 이번 연구를 통해 질병 관련 단백질 수명 변화 기원을 PTM 코드로 디지털화해서 미리 규명을 함으로써 그동안 단백질 수준을 마지막 단계에서 조절하는 유비퀴틴 신호에만 집중했던 부분을 변경하도록 제안했다.

유비퀴틴이란 단백질이 분해되기 전에 먼저 일어나는 대표적인 화학적 변화로 알려져 있으며 없어져야 할 단백질에 붙는 표지자로 널리 알려져 있다.

이지민 교수는 "새롭게 제시한 PTM-활성화 또는 PTM-불활성화 데그론 코드의 규격화는 기존 약에 반응하지 않거나 저항성이 생기는 단백질 수준을 조절 가능한 다양한 질병 (대표적으로 암이나 퇴행성 뇌질환)의 진단 및 의약품 개발로 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다ˮ 고 밝혔다.

이 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 에 지난 1월 13일자로 출판됐다.