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[표지로 읽는 과학]단백질 분해하는 몸속 분자기계

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2018년 12월 02일 20:24 프린트하기

사이언스
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국제학술지 ‘사이언스’는 인간의 단백질분해효소복합체(proteasome·프로테아좀)가 단백질을 분해하는 순간을 포착한 상상도를 30일 표지에 실었다. 

 

프로테아좀은 단백질 분해를 담당하는 거대한 분자기계다. 불필요하거나 손상된 단백질을 인식하고 이를 분해하는 역할을 담당한다. 분자기계는 빛이나 열, 산성도(pH) 변화 같은 외부 자극에 따라 회전, 전진을 하는 분자집합체다. 프로테아좀은 생체 내에 자연적으로 존재하는 대표적인 분자기계 중 하나다.
 
프로테아좀이 어떤 단백질을 분해해야 할지 정해주는 체내 단백질이 있는데 이를 ‘유비퀴틴’이라고 한다. 프로테아좀은 생체에너지인 아데노신3인산(ATP)을 이용해 유비퀴틴을 제거하면서 해당 단백질을 복합체 안쪽으로 끌어들여 분해한다.
 
안드레스 드라페냐 미국 스크립스연구소 연구원은 유비퀴틴이 제거되지 않도록 조절해 분해 대상 단백질을 ‘26S’로 불리는 프로테아좀 내부에 가두고, ATP 분자와 손상된 단백질을 극저온전자현미경(Cryo-EM)으로 촬영했다. 단백질이 분해되기 직전의 순간을 포착한 것이다.
 
연구진은 프로테아좀을 구성하는 6개 분자모터가 ATP의 결합과 수산화 반응, 인산염 방출 과정 등을 어떻게 제어하는지 관찰하고 규명했다. 26S 프로테아좀이 진핵세포를 가진 생명체 내에서 단백질 분해를 통해 세포의 분열과 성장, 제거 등에 관여한다는 것은 알려져 있었지만 구체적으로 어떤 메커니즘을 통해 조절하는지는 알려져 있지 않았다.

 

드라페냐 연구원은 “이번 연구 결과는 프로테아좀이라는 분자기계가 어떤 원리와 과정으로 작동하는지 밝혀낸 것으로, 단백질 분해와 세포 조절 연구는 물론이고 향후 원하는 기능을 갖춘 인공 분자기계를 개발하는 데도 도움이 될 것”이라며 “불필요한 단백질이 쌓이면서 발생하는 질병을 치료할 수 있는 새로운 단서가 될 수 있다”고 밝혔다.

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