안정한 삼차원 구조를 갖는 인공 단백질을 만들 수 있는 방법이 개발되었다. 미국 프린스턴 대학의 Michael Hecht 박사를 비롯한 연구팀은 완전히 새로운 단백질을 디자인하여 안정한 구조로 만드는 데 성공하여, 11월 11일자 “Proceedings of the National Academy of Sciences”에 발표하였다. 이 발견은 자연에서 발견되지 않는 새로운 기능을 갖는 단백질을 디자인하는 데 매우 유용한 정보가 된다.

자연에 있는 단백질은 수백만 종류 정도로 추산되어 매우 다양하기는 하지만 20가지 아미노산의 조합에 의해 가능한 단백질의 종류에 비하면 극히 적은 수이다. 생물체에서 필요로 하는 단백질의 종류가 한정되어 있기 때문이다. 따라서 생화학자들은 생물체에 이미 존재하지 않는 완전히 새로운 기능을 갖는 단백질을 디자인할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

그러나 우리가 아미노산 서열을 무작위로 배열하여 단백질을 합성할 때 그 단백질이 안정된 삼차원 구조를 가질 가능성이 극히 낮다는 데 문제가 있다. 새로운 단백질을 찾아내기 위해서는 먼저 안정된 구조를 가진 단백질을 만들 수 있다는 전제가 있어야 하는 것이다. 그러면 그 단백질들 가운데서 필요한 기능을 지닌 단백질을 검색할 수 있을 것이다.

Hecht 박사의 연구팀은 단백질들이 공통적으로 삼차원 구조의 중심부에 소수성 아미노산을 가지고 있고, 표면에는 친수성 아미노산을 가지고 있으며, 이러한 구조를 갖추기 위해 소수성 아미노산은 대개 3-4아미노산마다 한 번씩 나타난다는 사실을 주목하였다. 그들은 1990년대 초반에 이러한 조건을 갖춘 수백만 종류의 새로운 단백질의 유전자 문고를 만든 결과, 이들 대부분이 밀집 구조로 접혀지는 것을 확인하였지만 이 단백질들의 구조는 견고하지 못하고 변동이 심하였다.

Hecht 박사는 디자인된 단백질 구조의 불안정한 이유가 단백질의 크기가 작기 때문이라고 생각하고, 이번 연구에서는 같은 원리를 이용하여 40% 정도 더 긴 단백질들을 디자인하였다. 그 결과 매우 안정한 구조로 접혀진 단백질들을 얻을 수 있었다. 뿐만 아니라 만들어진 단백질의 삼차원 구조를 결정한 결과 디자인할 때 예상했던 구조와 매우 잘 일치하였다.

이 연구 결과는 단백질 접힘에서 소수성 핵심부의 중요성을 잘 보여주며, 앞으로 새로운 기능을 지닌 단백질을 디자인할 수 있도록 해줄 것이다.



정보출처
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2003-10/pu-bbs103003.php
출판날짜 2003년10월30일