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단백질 구조체 레고 블록처럼 조립해 효과적으로 약물 전달한다

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단백질 구조체 레고 블록처럼 조립해 효과적으로 약물 전달한다

2021.11.19 12:33
19일 김학성 KAIST 교수팀
김학성 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 약물 전달이나 백신 개발에 쓰이는 거대 단백질 구조체를 레고 블록 쌓듯 조립하는 기술을 개발했다. KAIST 제공
김학성 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 약물 전달이나 백신 개발에 쓰이는 거대 단백질 구조체를 레고 블록 쌓듯 조립하는 기술을 개발했다. KAIST 제공

약물 전달이나 백신 개발에 쓰이는 거대 단백질 구조체를 레고 블록 쌓듯 조립하는 기술이 개발됐다. 


김학성 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 19일 이 같은 기술을 개발했다고 밝혔다.


자연계에는 매우 다양한 특성과 기능을 갖는 단백질이 존재한다. 이런 단백질 중에는 단량체가 큰 구조체 형태로 조립됐을 때만 정상적 기능을 수행하거나, 조립된 경우가 단량체와 완전히 다른 특성을 나타내기도 한다. 단량체는 고분자 화합물을 구성하는 단위가 되는 분자량이 작은 물질을 뜻한다. 조립 특성에 따라 질병을 유발하기도 한다. 치매를 일으키는 아밀로이드 펩타이드나 타우 단백질이 특정 형태로 조립되며 발생하는 경우가 대표적이다.


과학자들은 자연계에 존재하는 단백질 구조체들의 조립 과정을 모방해 새로운 기능의 단백질 구조체 개발에 많은 연구를 진행하고 있다. 하지만 단백질의 구조적 다양성이나 상이한 특성 등으로 원하는 구조체를 자유자재로 조립하는 것은 아직도 어려운 과제로 남아있다. 


연구팀은 3차원(3D) 구조의 대칭형 거대 단백질 구조체를 조립하는 방법을 개발했다. 서로 특이적으로 반응하는 두 쌍의 단백질과 리건드를 활용해, 구조체의 중심이 되는 단백질에 두 종류의 단백질을 반복적으로 결합하는 방법이다. 연구팀은 “레고 블록을 쌓는 것과 같은 방법”이라며 “단백질 구조체의 크기와 작용기 수를 원하는 대로 조절할 수 있다”고 설명했다.


연구팀은 개발한 방법을 약물 전달이나 백신 개발 등의 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구팀은 “이번 연구에서는 단백질 구조체에 박테리아 독소를 결합해 암세포 내로 고효율로 전달할 수 있었고, 암 세포 사멸도 함께 확인했다”며 “암 표적에 대한 결합력이 약 1000배 증가됐다”고 설명했다.


제1저자로 연구에 참여한 배진호 박사후연구원은 “질병 진단이나 바이오센서 등의 분야에서도 새로운 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 1일 온라인으로 공개됐다.
 

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