세포의 생명현상 유지에 필수적인 ‘분자 샤페론’ 연구 

미지의 단백질 ‘YjoB’가 새로운 유형의 분자 샤페론임을 보고

세계적 학술지 <미국국립과학원회보> 최신호 게재

[2022-10-24]

<YjoB 분자 샤페론의 구조와 작용 모델>

 영남대학교 약학대학 김동영 교수 연구팀은 단백질의 구조와 기능을 분석하여 새로운 유형의 ‘분자 샤페론(Molecular chaperone)’을 발견했다.

 세포는 유전자에서 발현한 단백질을 이용하여 생명현상을 유지하지만, 단백질은 스트레스에 취약하여 쉽게 변성되어 활성을 잃는다. 이를 보완하기 위해 세포는 ‘분자 샤페론’을 가지고 있다. 분자 샤페론은 스트레스에 노출되어 변성된 단백질의 구조와 활성을 회복시키는 역할을 한다. 따라서 노화 등의 요인으로 분자 샤페론의 활성이 떨어지면 단백질은 쉽게 변성되어 세포에 치명적인 독성을 보일 수 있다. 이 같은 생명현상 유지에 있어 중요성 때문에 일반적인 분자 샤페론은 세균부터 사람에 이르기까지 구조와 기능이 보존되어 있다.

 연구팀은 그람양성균의 모델생물인 바실러스균에서 스트레스에 반응해 발현량이 급격히 증가하는 미지의 단백질인 ‘YjoB’에 주목하였고, ‘YjoB’의 구조, 결합 단백질, 활성 등을 분석하여 ‘YjoB’가 기존에 알려지지 않은 새로운 유형의 분자 샤페론으로 기능한다는 것을 확인했다.

 ‘YjoB’는 내부에 단백질을 수용할 수 있는 공동(空洞)이 있고 ATP(Adenosine triphosphate) 에너지를 이용하여 기질을 결합하고 해리하는 활성을 가진다는 점에서 일반적인 분자 샤페론과 유사했다. 그러나 일반적인 분자 샤페론과는 다른 구조적 특성이 있고 특정 단백질에만 작용하는 기질 특이적인 분자 샤페론의 활성을 가지고 있음을 확인했다. <위 그림 참조>

 김동영 교수는 “이번 연구는 기존에 알려지지 않은 새로운 유형의 분자 샤페론을 처음으로 보고했다는 점에서 큰 의미가 있다. 일반적인 분자 샤페론과는 구조와 기능에서 차이점을 보여 논문 검토 과정에서 해당분야 석학들과 심도있는 논의를 거쳤으며, 다양한 실험기법으로 교차 증명하여 쟁점 사항을 해결할 수 있었다. 학계에서 받아들여지기 위해서는 분자적 작용원리 등 추가연구가 필요할 것으로 보인다”고 연구 의의를 밝혔다.

 이번 연구는 영남대 약품개발연구소 권은주 연구교수와 파완 다할(Pawan Dahal) 박사(영남대 대학원 약학과 석박사통합과정 졸업)의 주도로 진행됐으며, 한국연구재단의 창의도전연구 및 이학연구센터 사업 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 미국국립과학원(NAS)이 발간하는 세계적인 학술지 <미국국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, 영향력지수(IF) 12.8)> 최신호(2022년 10월)에 발표됐다.