단백질 합성의 온-오프 스위치를 개발

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일본의 독립행정법인 과학기술진흥기구 (JST)의 목적 기초 연구사업의 일환으로 교토대학 대학원 생활과학 연구과의 이노우에 (井上 丹) 교수의 연구팀이 특수한 성질을 가진 세포 내에서 표적 유전자의 발현을 자유롭게 제어할 수 있는 "인공 단백질 번역 제어 시스템"을 개발했다고 2009년 12월 14일자 보도를 통해서 발표했다.

최근 들어 인간을 비롯한 다양한 생물종에서 mRNA의 정보를 단백질로 변환하는 단계, 즉 단백질의 번역 단계에서 유전자 발현의 제어가 암화하는 것을 억제하거나 신경의 형성 및 세포 분화의 제어 등에서 중요한 역할을 하고 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 따라서, 단백질의 번역 단계에서 인위적으로 통제함으로써 질병을 치료하는 것을 목표로 하는 다양한 연구들이 전세계적으로 진행되고 있는 실정이다. 현재까지 RNAi (RNA interference; RNA 간섭법)이나 항생물질 등의 저분자 물질을 이용하는 번역 제어 시스템이 고안되어 왔으나, 이것은 표적이 아닌 세포에도 작용하기 때문에 세포에 대한 독성이 매우 큰 문제로 제시되고 있으며, 이와 같은 부작용이 없는 새로운 번역 제어 시스템의 개발이 필요한 실정이다.

위 연구팀은 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 번역 제어 시스템을 개발하여 특정 단백질의 발현량에 따라 표적으로 하는 다른 유전자의 번역을 선택적으로 제어할 수 있는 “인공 RNP 스위치 (L7Ae?kink-turn RNP switch)"의 개발에 세계 최초로 성공했다. 이 시스템은 “L7Ae”라고 불리는 고세균의 리보솜 단백질과 이에 결합하는 RNA 모티프를 이용한 방법으로 표적 유전자의 번역을 억제 (off; 꺼짐) 또는 활성화 (on; 켬)하는 것이다. 이 시스템은 정밀하게 제어가 가능하며, 2 개의 서로 다른 표적 유전자의 한쪽을 억제하고 다른 한쪽을 활성화시킬 수도 있다. 또한, L7Ae 단백질을 "분자 표지"로 이용하여 세포의 특정한 단백질과 L7Ae를 융합시킴으로써 표적 단백질의 발현을 융합단백질의 발현에 상응하여 자유롭게 제어할 수도 있다고 한다. 또한, 이번에 개발한 억제 스위치는 인간 세포 내에서도 RNAi에 필적하는 높은 번역 억제 효과를 발휘함은 물론 특정 세포에서만 작동한다는 사실을 발견하였다. 더불어, 위 연구팀은 세포 내에서 만들어지는 특정 단백질의 발현량에 상응하여 표적 단백질의 생산량을 정량적으로 조절할 수 있는 시스템도 개발했다고 한다.

위 연구성과는 표적 세포에 특이적으로 유전자의 발현을 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것으로 암세포만을 특이적으로 사멸시킴으로써 부작용이 적은 암 치료은 물론 암세포에서만 발현되는 마커 단백질의 발현을 감지하는 암 진단법, 심지어는 정량적으로 단백질 생산 수준의 조절이 가능하다는 점을 이용해서, ES 세포와 iPS 세포 등의 세포 분화 제어에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

위 연구성과는 영국의 과학잡지 "Nature Chemical Biology"의 온라인 속보판을 통해 2009 년 12 월 14 일자로 (한국 시간) 공개되었다 (유료).

그림. 인공 RNP 스위치의 모식도
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Posted by 네오


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그간 컴퓨터와의 얄팍한 관계 속에서 느낀바 있어 이제 진짜 블로거로써도 한번 살아보고 싶은 네오 하지만 딱히 글쓰는 재주는 없고 그렇다고 박학다식하지도 않으며, 또 주관이 뚜렷한 것도 아니라서 줄 곧 불펌 나르기만 해왔기에.. 할 줄 아는 거라곤 그나마 전공이지 않을까 전공으로 뭐 하나 해 볼 순 없을까 결국 얄팍한 지식의 깊이도 들어나겠지만.. 한번 건들여 봐?

- 네오

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