조광현 KAIST 교수팀 최소구조 보존 '커널' 찾아
생명의 기원 '기초연구ㆍ신약개발' 파급효과 기대
생명의 기원 '기초연구ㆍ신약개발' 파급효과 기대
인간을 포함한 생명체는 외부로부터 자극을 받으면 이를 받아들여 세포 내부의 단백질간 네트워킹을 통해 적절한 유전자를 발현시키고 단백질을 만드는 복잡한 과정을 거쳐 생명현상을 이어간다. 인체에는 약 300가지 종류의 세포가 50조개 정도 있는데 세포마다 10억개 가량 들어있는 단백질 중 2000개 정도는 이와 같이 세포 외부로부터의 신호를 전달하는 신호전달 네트워크를 구성한다.
IT 네트워크가 외부 자극을 받아들이는 입력노드와 중간의 매개노드, 출력노드로 이뤄지듯 몸 속 세포 안에서도 입력과 매개, 출력을 맡는 신호전달 단백질들이 무수하게 연계되면서 일종의 네트워크를 구성하는 것.
이런 가운데 국내 연구진이 복잡하게 얽힌 생체 신호전달 단백질 네트워크의 뼈대를 구성하는 핵심구조를 규명해 눈길을 끈다.
KAIST 조광현 교수(바이오및뇌공학과ㆍ사진) 연구팀은 세포를 구성하는 복잡하고 거대한 생화학분자 조절네트워크의 주요 기능을 그대로 보존한 최소 핵심구조를 찾아냈다고 22일 밝혔다. 연구팀은 이 구조에 대해 `커널(Kernel)'이라는 명칭을 붙였다.
연구팀은 `입력 단백질'과 `출력 단백질' 사이에 있는 복잡하고 반복되는 구조들을 유사한 것끼리 묶고 줄여가는 과정을 통해 중간단계 단백질 중 핵심 단백질을 가려냈다. 지금까지 밝혀진 신호전달 단백질 네트워크 데이터를 입력한 후 대용량 컴퓨터를 통해 시뮬레이션하는 과정을 거쳤다.
그 결과 입력(35개), 출력(64개), 중간(30개)단계 등 총 129개 단백질로 구성된 대장균의 신호전달 네트워크에서 중간단계 23개 단백질을 제외한 106개가 커널을 이루는 것으로 밝혀졌다. 효모는 입력(36개), 출력(50개), 중간(43개) 등 129개 단백질에서 중간단계 단백질 35개를 제외한 전체가 커널을 구성했다.
인간은 훨씬 더 복잡해서 입력 669개, 출력 477개, 중간 867개 등 총 1953개 중 중간단계 단백질 700개를 제외한 1253개가 핵심구조를 이루는 것으로 밝혀졌다.
조광현 교수는 "커널에는 진화적ㆍ유전적ㆍ임상적으로 매우 중요한 조절분자들이 대거 포함돼 있는 것으로 밝혀졌다"며 "향후 생명의 기원에 관한 기초연구와 신약 타깃 발굴 등에 큰 파급효과가 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구), 기초연구실육성사업, 시스템인포매틱스사업(칼슘대사시스템생물학), 연구중심대학(WCU) 육성사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 세계적인 학술지인 `사이언스'의 자매지로서 세포신호전달 분야의 권위지인 `사이언스 시그널링'지 5월 31일자 표지논문으로 게재됐다.
안경애기자 naturean@
[저작권자 ⓒ디지털타임스 무단 전재-재배포 금지]
IT 네트워크가 외부 자극을 받아들이는 입력노드와 중간의 매개노드, 출력노드로 이뤄지듯 몸 속 세포 안에서도 입력과 매개, 출력을 맡는 신호전달 단백질들이 무수하게 연계되면서 일종의 네트워크를 구성하는 것.
이런 가운데 국내 연구진이 복잡하게 얽힌 생체 신호전달 단백질 네트워크의 뼈대를 구성하는 핵심구조를 규명해 눈길을 끈다.
KAIST 조광현 교수(바이오및뇌공학과ㆍ사진) 연구팀은 세포를 구성하는 복잡하고 거대한 생화학분자 조절네트워크의 주요 기능을 그대로 보존한 최소 핵심구조를 찾아냈다고 22일 밝혔다. 연구팀은 이 구조에 대해 `커널(Kernel)'이라는 명칭을 붙였다.
연구팀은 `입력 단백질'과 `출력 단백질' 사이에 있는 복잡하고 반복되는 구조들을 유사한 것끼리 묶고 줄여가는 과정을 통해 중간단계 단백질 중 핵심 단백질을 가려냈다. 지금까지 밝혀진 신호전달 단백질 네트워크 데이터를 입력한 후 대용량 컴퓨터를 통해 시뮬레이션하는 과정을 거쳤다.
그 결과 입력(35개), 출력(64개), 중간(30개)단계 등 총 129개 단백질로 구성된 대장균의 신호전달 네트워크에서 중간단계 23개 단백질을 제외한 106개가 커널을 이루는 것으로 밝혀졌다. 효모는 입력(36개), 출력(50개), 중간(43개) 등 129개 단백질에서 중간단계 단백질 35개를 제외한 전체가 커널을 구성했다.
인간은 훨씬 더 복잡해서 입력 669개, 출력 477개, 중간 867개 등 총 1953개 중 중간단계 단백질 700개를 제외한 1253개가 핵심구조를 이루는 것으로 밝혀졌다.
조광현 교수는 "커널에는 진화적ㆍ유전적ㆍ임상적으로 매우 중요한 조절분자들이 대거 포함돼 있는 것으로 밝혀졌다"며 "향후 생명의 기원에 관한 기초연구와 신약 타깃 발굴 등에 큰 파급효과가 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구), 기초연구실육성사업, 시스템인포매틱스사업(칼슘대사시스템생물학), 연구중심대학(WCU) 육성사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 세계적인 학술지인 `사이언스'의 자매지로서 세포신호전달 분야의 권위지인 `사이언스 시그널링'지 5월 31일자 표지논문으로 게재됐다.
안경애기자 naturean@
[저작권자 ⓒ디지털타임스 무단 전재-재배포 금지]
