세계최초 ‘당뇨병·치매 유발’ 단백질 변형막는 기술개발

박희성 KAIST 화학과 교수가 29일 오전 경기도 과천시 관문로 정부과천청사 미래창조과학부 기자실에서 ‘맞춤형 변형 단백질 생산기술 세계 최초 개발’ 관련 설명을 하고 있다. (미래창조과학부 제공) 2016.9.29/뉴스1 © News1

당뇨병이나 치매 등 각종 질병을 유발하는 변형된 단백질을 인위적으로 합성해 이상증상을 막는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 해당 기술이 상용화될 경우 맞춤형 표적 치료제 개발이 가능해 신약연구의 새로운 지평이 열릴 것으로 관측된다.

미래창조과학부는 박희성 한국과학기술원(KAIST) 교수와 양애린 박사 연구팀 등의 공동연구를 통해 이같은 연구 결과를 얻었다고 30일 밝혔다. 미래부가 지원하는 글로벌프론티어 사업 지원을 받은 이번 연구결과는 최고 권위 학술지인 ‘사이언스지’의 9월호 핵심논문으로 선정됐다.

우리 몸의 기본 단위인 세포는 2만여종의 유전자를 갖고 있다. 이를 통해 만들어지는 체내 단백질의 종류는 100만종 이상으로 알려져 있다. 이는 단백질끼리 다양한 변형이 발생해 개체 수가 기하급수적으로 늘어나기 때문이다.

이같은 단백질 변형의 원인으로는 △인산화 △당화 △아세틸화 등의 200여가지가 지목된다. 이처럼 정상적으로 변형된 단백질들은 체내에서 세포신호 전달과 성장 등의 신진대사 활동에 중요한 역할을 한다.

하지만 유전적 혹은 환경적 요인으로 비정상적인 단백질 변형이 일어나면 세포 대사활동과 신호전달이 손상된다. 이는 치매, 암, 퇴행성신경질환 등의 질병의 원인이 된다.

앞서 박희성 교수 연구팀은 2011년 암을 일으키는 직접적인 원인으로 알려진 비정상적인 단백질 번역 후 인산화를 구현하기 위한 맞춤형 인산화 변형 단백질 기술을 개발해 관련 논문을 발표한 바 있다.

연구진은 2011년 선행연구 결과를 더욱 발전시켜 인산화 외에도 당화, 아세틸화 등과 같은 200여종의 단백질 변형을 직접 구현해 원하는 단백질을 합성할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발한 것이다.

박희성 교수는 “이 기술을 활용하면 원하는 위치에서 원하는 종류의 맞춤형 변형 단백질 생산이 가능하게 된다”면서 “암과 치매 등 단백질 변형으로 인해 발생하는 각종 질병의 직접적 원인도 밝힐 수 있다”고 밝혔다.

학계 및 산업계에서는 해당 기술이 실용화될 경우 맞춤형 표적 항암제, 뇌신경치료제 개발 등이 가능해져 약 1500조원에 달하는 글로벌 신약개발 연구에 새로운 장이 열릴 것이라고 기대하고 있다.

김성훈 의약바이오컨버전스연구단장은 “현재 주력 핵심 타겟에 금번 기술을 적용하여 정밀한 신약 후보물질을 개발할 계획”이라며 “국내외 제약사와 바이오 기업에도 적용을 확대할 경우 다양한 질환의 신약 개발에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

박희성 한국과학기술원(KAIST) 교수가 세계 최초로 개발한 맞춤형 단백질 변형기술 표식도(자료=미래창조과학부 제공) © News1