서울대 윤태영 교수 연구팀, 포도당 수송체 막 단백질 진화원리 최초 발견

[서울=뉴시스]서울대 윤태영 교수. 사진 서울대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 서울대 생명과학부 윤태영 교수 연구팀은 포도당 수송체 단백질의 접힘 과정 규명을 통해 막 단백질들의 공통된 진화원리를 세계최초로 발견했다고 23일 밝혔다.

최근 저온 전자현미경 등과 같은 구조생물학 분야 기술들의 발전으로 포도당 수송체 단백질 등 여러 막 단백질 구조가 밝혀졌지만, 막 단백질 구조가 형성되는 '접힘 경로'는 여전히 연구 대상으로 남아있었다.

이에 연구팀은 자기 집게 기술을 이용해 막 단백질들의 접힘 경로를 밝힐 수 있다는 연구 결과를 2019년 사이언스지에 보고했다. 이번 연구에서는 연구팀의 고유한 기술을 발전시켜 가장 복잡한 막 단백질 중 하나인 포도당 수송체 단백질의 접힘 경로를 최초로 밝혀냈다.
 
자기 집게 기술이란 단일 단백질에 힘을 가해 단백질 구조를 풀어내는 방법을 말한다. 단백질에 가한 힘을 낮추면 풀어진 단백질이 다시 원래 구조로 접히는 과정도 관측할 수 있다. 연구팀은 해당 기술을 이용해 포도당 수송체 단백질의 접힘·풀림 경로를 밝힐 수 있었다.

포도당 수송 단백질이란 포도당이 지나갈 수 있는 통로를 그 구조 안에 가지고 있는 단백질을 말한다. 포도당 수송 통로는 기능적으로 반드시 필요하지만, 막 단백질이 3차원 구조를 형성하는 데 있어서는 단점으로 작용한다.

이를 해결하기 위해 세포들은 다양한 방법을 이용하는데, 본 연구에서는 셰피론의 일종인 소포체막 단백질 복합체(EMC)와 독특한 형태를 갖는 지질분자들이 포도당 수송체 단백질의 구조형성을 돕는다는 것을 밝혀냈다.

특히 포도당 수송체 단백질들이 C-말단 도메인에 비해 구조 형성에도 뛰어나고 형성된 구조도 더 안정적이라는 것을 확인했다. 나아가 생물정보학을 통해 포도당 수송체 단백질에서 발견된 특징이 모든 후생동물의 당 수송체 단백질에서 보존되어 있다는 것을 발견했다.

이를 통해 세포가 보다 기능적으로 뛰어난 막 단백질들을 형성하기 위해 구조 형성 능력을 일정 부분 희생한 후 이를 기능성이 뛰어난 셰피론 및 특이구조 지질분자로 개발함으로써 균형을 맞춰왔다는 연구 결과를 낼 수 있었다.

한편 해당 연구는 과학기술정보통신부 산하 리더연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며 서울대 생명과학부 윤태영 교수 연구팀 주도 아래 다양한 분야 연구팀들과의 협업으로 이루어졌다.


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