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서울대 박승범 교수팀, 신약 개발의 새로운 패러다임을 열다
- 서울대학교 박승범 교수팀‘ Angewandte Chemie International Edition' 표지로 선정 -


국내 연구진이 단독으로 표적단백질을 확인하는 새로운 방법을 고안하여 화제를 모았습니다. 이로써 신약 개발에도 새로운 길이 열릴 것으로 생각됩니다.

박승범 교수

사실 다양한 질병에 관련된 생명 현상을 선택적으로 조절하는 생리활성 저분자 물질의 발굴은 화학이나 의학, 생명과학 등 다양한 분야에서 지속적으로 이루어져 왔는데요, 아쉽게도 기존에는 발굴된 생리활성 저분자 물질을 치료제로 개발하는 과정에서 물질이 생체 내 어떤 단백질에 작용하는지를 밝히기 어려워 신약개발에 큰 차질을 빚어왔었습니다.

무엇보다도 항암효과를 보이는 생리활성 저분자 물질들이 그 작용기전을 제대로 이해하지 못해 신약으로 개발되는데 실패하거나 치료제로 개발된 경우라 할지라도 예상치 못한 부작용이 발생하는 등 그 위험성이 적지 않았습니다.

하지만 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단의 서울대학교 화학부 박승범 교수팀의 이번 방법을 통해 생리활성 저분자 물질이 조절하는 단백질 확인이 성공적으로 이루어지고, 작용기전에 대한 이해가 높아짐에 따라 기존의 방법으로 만들어진 치료제가 갖고 있던 예상치 못한 부작용의 리스크를 줄일 수 있게 되었으며, 한단계 발전되고 안정적인 치료제 개발이 가능하게 되었습니다.

안게반떼 케미에 게제된 본 논문의 표지 그림.세포안에 직접 들어가 작살을 이용하여 물고기를 잡듯이 생리활성 저분자 물질과 표적단백질을 고정하여 추적하는 방법(FITGE)을 표현

박승범 교수 연구팀은 이 같은 방법을 ‘Fluorescence difference in two-dimensional gel electrophoresis (FITGE)’라고 명명하였는데요, 이번 연구결과는 그 공로를 인정받아 화학분야의 최고 권위를 자랑하는 학술지인 '안게반테 케미(Angewante Chemie International Edition)' 4월 4일자 온라인판에 표지논문으로 게재되었습니다.

그렇다면 ‘FITGE’와 기존의 방법은 어떤 차이가 있는지 알아볼까요?
기존에는 표적단백질을 확인하기 위해 우선 세포를 분해한 후 무작위적으로 섞여있는 단백질 혼합용액에서 질량분석을 통해 생리활성이 있는 물질과 강하게 붙어있는 다수의 단백질을 분리하는 방법을 이용했었습니다. 하지만 이러한 방법은 세포를 분해함으로써 단백질 네트워크를 파괴한 상태에서 표적단백질을 찾게 되기 때문에 실제 세포내 현상과는 상이할 수 있었습니다. 또, 찾아지는 다수의 단백질 중에서 의미 있는 표적단백질을 찾아내기 어려워 효율과 결과에 대한 신뢰도가 낮았었습니다.

표적 단백질 확인 기술 (FITGE): 광반응성 물질을 이용하여 생리활성 저분자 물질의 표적단백질을 찾는 새로운 방법. 이렇게 표지화된 단백질들은 2차원 전기영동과 질량분석을 통해서 정확한 표적단백질을 확인하게 된다.

이와 달리 박승범 교수팀의 ‘FITGE’는 세포 안으로 직접 들어가서 낚시고리와 같은 갈고리로 표적단백질을 낚는 방식으로 이루어졌는데요, 신약 후보물질에 광반응성 물질을 결합시킨 후 세포 내에서 빛을 쪼여 표적단백질과 직접 결합하도록 만든 후, 정확히 결합한 생리활성 물질은 붉은색이 나타나도록 하여 선택적으로 확인하는 방법이었습니다. 이러한 방법을 통하면 항암효과를 보이는 생리활성 저분자 물질이 암세포를 죽이는 과정을 조절하는 표적 단백질을 높은 신뢰도로 확인할 수 있습니다.

기존의 표적단백질 규명법이 맨손으로 물고기를 잡는 것처럼 많은 실수가 있었던 것에 비해서 새롭게 개발된 FITGE는 세포안에 직접 들어가 작살을 이용하여 물고기를 잡듯이 생리활성 저분자 물질과 표적단백질을 고정하여 추적방법


한편 이번 연구결과에 대해 박승범 교수는 “인간의 평균수명 증가 및 환경의 변화에 따라 늘어나고 있는 다양한 질병의 치료제 개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 새로운 작용기전을 통해 질병 치료에 적용될 수 있는 생리활성 저분자 발굴은 어려움을 겪어 왔다.”고 설명했으며, ”본 연구실에서 개발한 FITGE 방법을 통해 다양하고 새로운 작용기전 조절하는 생리활성 저분자 물질들을 도출 할 것이다. 이를 통해 신약개발에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것이다.”라고 향후 연구방향을 강조하였습니다.

참조] 용어설명
1. 생리활성 저분자 물질 (bioactive small molecule)
생명 현상을 조절하는 탄소, 수소, 산소로 이루어진 유기 물질을 말한다. 보통 분자량이 500이하인 물질을 저분자 물질이라 부른다. 최근에는 다양한 생명 현상의 조절이 중요해짐에 따라 분자량이 1000이하인 물질도 생리활성 저분자 물질에 포함되기도 한다.

2. 작용기전 (mechanism)
생리활성 저분자 물질이 세포나 생명체 내에서 어떤 일을 벌이는 지에 대한 내용이다. 생리활성 저분자 물질은 특정 단백질과 결합하여 조절함으로써 생명 현상을 조절하게 된다.

3. 표적단백질 확인 (target identification)
생리활성 저분자 물질이 어떤 단백질을 조절하는지 밝히는 과정이다. 이 과정은 저분자 물질의 정확한 작용기작을 밝히는데 중요한 과정이다. 

 

자료출처 | 교육과학기술부 보도자료



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