다양한 모양과 크기 지닌 단백질 나노 조립체 개발

형광을 나타내는 단백질을 이용해 다양한 형태와 크기를 갖는 나노 조립체를 만들 수 있는 기술이 개발됐다. 이 기술을 이용하면 다양한 모양과 기능을 갖는 새로운 단백질 나노 조립체를 만들 수 있어 단백질 신약과 백신 연구 등의 기반 기술로 활용할 수 있을 전망이다.

KAIST 정용원 화학과 교수(사진) 연구팀은 녹색 형광 단백질을 이용해 2개부터 10개까지 다중성을 갖는 단백질 나노 조립체를 제작하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

단백질은 몸의 필수 구성요소로, 나노미터 크기의 특성과 무한한 기능, 구조를 띠고 있어 새로운 물질과 구조체 개발에 널리 쓰인다. 특히 여러 단백질을 조립한 다중 조립체는 새로운 성질, 모양, 크기를 가진 생체친화적 나노구조체로, 다수의 단백질이 동시에 작용하기 때문에 신약 개발과 백신기능 향상 등을 위한 연구에 중요한 역할을 한다.

단백질 나노 구조체를 연구나 상업적으로 활용하려면 결합 단백질 수를 조절하고 다양한 크기의 조립체를 만들어 분리해 낼 수 있어야 한다.

하지만 지금의 기술로는 나노 조립체를 크기에 따라 정확하게 분리하는 것이 쉽지 않다. 정 교수팀은 인공적 녹색 형광 단백질을 이용해 세포 내 합성을 통해 다양한 크기와 형태를 지닌 나노 조립체를 만들었다. 또한 나노 조립체 표면을 개량해 거대 생체분자의 안정성을 향상시키고, 다양한 크기의 나노 조립체를 정확하게 분리해 내는 방법도 개발했다.

연구팀은 이 방법으로 다각형과 선형 배열을 갖는 형광 단백질 조립체을 제작한 결과, 나노크기 공간에서 결합 단백질 개수를 증가시키고, 기존 단일 단백질보다 향상된 결합력을 갖고 있다는 점을 확인했다.

이 연구결과는 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(14일자) 온라인판'에 실렸다.

정용원 교수는 "단백질 조립체 제작 기술은 다양한 모양과 크기, 기능성을 갖는 새로운 조립체 제작의 기반이 될 것"이라며 "비약적으로 향상된 기능을 가진 단백질 신약, 백신, 결합 수용체 연구에 핵심적 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.

한편 이 연구는 정 교수 지도 아래 김영은 박사과정 학생이 제1저자로 참여했으며, 연구재단의 글로벌프론티어사업(바이오나노헬스가드 사업단)과 기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행됐다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr