암 세포 억제 작동경로 규명…'주목받는 논문' 선정

미국 방위고등연구계획국이 날아가면서도 표적을 이리저리 끝까지 추적해 표적을 정확히 명중시킨다고 해서 마법의 탄환이라 불리는 ‘스마트 탄환’을 만들었다. 이 탄환은 표적이 이동하거나, 모래바람이 불어도 추적을 멈추지 않는다. 우리 몸에도 이런 표적 추적 시스템이 있는데, 국내 연구진이 암의 표적 단백질을 추적해 분해함으로써 암의 발생과 전이를 억제할 수 있는 새로운 작동경로를 최초로 규명했다.

포스텍(포항공과대학교) 화학과 임현석 교수, 이영주 박사 연구팀이 암 세포 안의 표적 단백질만 골라 효율적으로 분해할 수 있는 단백질 분해제 개발에 성공했다. 이 연구결과는 화학분야 권위지인 독일화학회지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재됐으며, 10% 미만의 논문에만 주어지는 ‘주목받는 논문’으로 선정됐다.

N-말단 분해 경로(N-degron pathway)는 단백질의 N-말단에 위치하는 잔기(residue)가 그 종류나 상태에 따라 분해신호(N-degron)로 작용하고, N-말단 분해 신호 수용체(N-recognin)가 이를 인식해 분해를 매개하는 단백질 조절경로이다.

연구팀은 비정상적인 스테로이드 수용체 보조 활성화제-1(SRC-1)를 분해하는 ‘단백질 분해 표적 키메라(PROTAC, proteolysis targeting chimera)’를 합성했다. 이 화합물이 N-말단 분해 경로를 통해 세포 내 SRC-1의 분해만을 유도함을 확인했다.

또한, 생물체의 세포질 내에 존재하는 상당수의 단백질이 N-말단 경로에 의해 분해되기 때문에, 연구팀이 개발한 N-말단 기반의 PROTAC을 이용하면 세포의 유형에 관계없이 단백질을 효과적으로 분해할 수 있음을 발견했다. 또 암 세포의 전이 활성(침윤과 이동)도 억제하는 것을 확인했다.

이번 연구는 고려대 송현규 교수, 서울대 안지완 교수, KIST 이준석 박사가 함께 참여했으며, 과학기술정보통신부와 보건복지부가 주관하는 인공지능 신약개발 플랫폼 구축사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

논문의 제1저자인 이영주 박사는 ”암 전이에 매우 중요한 역할을 하는 SRC-1을 효과적으로 억제하는 화합물을 개발했다“며 ”특히, N-데그론을 이용한 단백질 분해 전략은 더 다양한 질환에서 적용이 가능할 것으로 기대된다“고 밝혔다.

교신저자인 임현석 교수는 “이 기술을 이용하면 기존의 신약개발 방법으로는 접근할 수 없었던 치매, 암 등 난치성 질환 관련 단백질을 약물 표적으로 이용할 수 있다”며 “이는 현재는 존재하지 않는 질병의 치료제 개발도 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.

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