형광 단백질 나노 조립체 개발 "신약, 게 섯거라"

카이스트 연구팀 개발, 신약과 백신 개발에 적용 가능

▲형광단백질 조립체 모식도와 전자현미경 사진.[사진제공=KAIST]

[아시아경제 정종오 기자] 새로운 인공 형광 단백질 나노 조립체가 개발됐다. 이를 응용하면 단백질 기반 신약과 백신 개발 등 새로운 나노 구조체 분야에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

정용원 카이스트(KAIST, 총장 강성모) 화학과 교수 연구팀이 새로운 모양과 다양한 크기의 인공적 형광 단백질 나노 조립체를 개발했다.

우리 몸의 필수 구성요소인 단백질은 나노미터 크기의 특성과 함께 무한한 기능과 구조를 갖고 있다. 단백질 다수가 조립된 다중 나도 조립체는 새로운 성질과 모양, 크기를 가지며 생체 친화적 구조체이기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 나노 단백질 다중 조립체는 많은 단백질이 동시에 작용하기 때문에 결합력을 극대화 해 신약과 백신 기능 향상 연구에 중요한 방법론을 제시한다.

조립체의 상업, 연구적 이용을 위해선 조립된 단백질의 수가 정확히 조절되고 다양한 크기의 조립체를 제작할 수 있어야 한다. 현재 기술로는 조립체의 크기에 따라 정밀히 분리하는 것이 쉽지 않았다. 연구팀은 문제 해결을 위해 인공적 형광 단백질 조립체를 세포 내 합성을 통해 다양한 크기로 제작했다. 또 조립체 표면 개량을 통해 거대 생체분자의 안정성을 향상시켰고 다양한 크기의 조립체를 분리할 수 있는 방법을 개발했다.

이 방법을 이용해 다각형과 선형 배열을 갖는 형광 단백질 조립체 또한 제작해 관찰했다. 이 과정에서 나노크기 공간에서의 결합 단백질의 개수를 증가시켰고 기존 단일 단백질보다 비약적으로 향상된 결합력을 확인했다.

정 교수는 "이번 단백질 조립체 제작 기술은 다양한 모양과 크기, 기능성을 갖는 새 조립체 제작의 기반이 될 것"이라며 "비약적으로 향상된 기능을 가진 단백질 신약, 백신, 혹은 결합 리셉터 연구에 핵심적 역할을 할 수 있다"고 설명했다.

정 교수 지도 아래 김영은 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구는 KAIST 김호민 교수 연구팀도 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 5월14일자 온라인 판에 게재됐다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr