국내 연구진이 뼈를 파괴하는 파골세포 생성과 기능에 주된 역할을 하는 단백질과 수용체 구조를 밝혀냈다. 또 이를 바탕으로 파골세포 분화를 막는 펩타이드를 개발, 골다공증 치료제 개발 가능성을 확인했다.
성균관대 김경규 교수(사진)와 타하이 박사, 전남대 김낙성 교수는 공동연구를 통해 파골세포 분화를 유도하는 단백질인 `랭클(Rankl)'과 그 수용체인 `랭크(Rank)' 복합체의 3차원 구조를 밝히고, 파골세포 분화를 저해하는 펩타이드를 개발했다고 8일 밝혔다.
이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어사업의 하나인 프로테오믹스사업단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 연구결과는 과학 학술지인 미 국립과학원회보(PNAS) 인터넷판에 8일자로 게재됐다.
파골세포가 분화되고 기능을 하려면 랭클이라는 단백질이 필요한데, 랭클은 파골세포 표면에 존재하는 수용체인 랭크와 결합해 뼈 파괴 및 파골세포 분화에 필요한 신호를 세포 안으로 전달한다. 따라서 랭크와 랭클의 결합을 방해하면 파골세포에 의한 뼈의 파괴를 억제해 골밀도 감소를 줄일 수 있다.
연구진은 랭크와 랭클이 결합된 복합체의 3차원 구조를 X-선 결정학을 이용해 규명했다. 또 랭크와 랭클 결합에서 가장 중요한 루프구조가 어떤 것인지를 밝혀냈다. 이어 랭크의 루프구조와 유사한 펩타이드를 합성, 이 펩타이드가 랭크와 결합해 랭크의 파골세포 분화기능을 억제한다는 것을 확인했다.
연구진은 또한 골화석증의 메커니즘을 분자 수준에서 규명했다. 골화석증 환자에서 발견되는 랭크단백질의 돌연변이가 랭크의 구조를 변화시키고, 랭클과 정상적으로 결합할 수 없게 해, 결과적으로 랭클의 파골신호를 인식하지 못하는 과정을 확인했다. 이 때문에 뼈가 파괴되지 않아 뼈의 밀도가 비정상적으로 높아져 골화석증에 이르는 것이다.
김경규 교수는 "이번에 개발된 펩타이드는 기존에 알려진 어떤 펩타이드보다 랭클에 강하게 결합함을 확인했다"며 "랭클을 표적으로 한 골다공증 치료제 개발 연구로 이어질 수 있을 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@
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성균관대 김경규 교수(사진)와 타하이 박사, 전남대 김낙성 교수는 공동연구를 통해 파골세포 분화를 유도하는 단백질인 `랭클(Rankl)'과 그 수용체인 `랭크(Rank)' 복합체의 3차원 구조를 밝히고, 파골세포 분화를 저해하는 펩타이드를 개발했다고 8일 밝혔다.
이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어사업의 하나인 프로테오믹스사업단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 연구결과는 과학 학술지인 미 국립과학원회보(PNAS) 인터넷판에 8일자로 게재됐다.
파골세포가 분화되고 기능을 하려면 랭클이라는 단백질이 필요한데, 랭클은 파골세포 표면에 존재하는 수용체인 랭크와 결합해 뼈 파괴 및 파골세포 분화에 필요한 신호를 세포 안으로 전달한다. 따라서 랭크와 랭클의 결합을 방해하면 파골세포에 의한 뼈의 파괴를 억제해 골밀도 감소를 줄일 수 있다.
연구진은 랭크와 랭클이 결합된 복합체의 3차원 구조를 X-선 결정학을 이용해 규명했다. 또 랭크와 랭클 결합에서 가장 중요한 루프구조가 어떤 것인지를 밝혀냈다. 이어 랭크의 루프구조와 유사한 펩타이드를 합성, 이 펩타이드가 랭크와 결합해 랭크의 파골세포 분화기능을 억제한다는 것을 확인했다.
연구진은 또한 골화석증의 메커니즘을 분자 수준에서 규명했다. 골화석증 환자에서 발견되는 랭크단백질의 돌연변이가 랭크의 구조를 변화시키고, 랭클과 정상적으로 결합할 수 없게 해, 결과적으로 랭클의 파골신호를 인식하지 못하는 과정을 확인했다. 이 때문에 뼈가 파괴되지 않아 뼈의 밀도가 비정상적으로 높아져 골화석증에 이르는 것이다.
김경규 교수는 "이번에 개발된 펩타이드는 기존에 알려진 어떤 펩타이드보다 랭클에 강하게 결합함을 확인했다"며 "랭클을 표적으로 한 골다공증 치료제 개발 연구로 이어질 수 있을 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@
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