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[이데일리 송영두 기자] 세포가 증식하거나 분열하는 과정에서 중요한 역할을 하는 단백질로 신약을 개발하는 시도가 이어지고 있다. 한국산업기술진흥원 ‘세포 증식 과정 관여 물질 연구를 통한 신약 개발의 가능성’ 리포트를 통해 자세히 알아본다.

17일 리포트에 따르면 유럽 연구 위원회는 액토미오신 링(ACTOMYOSIN RING) 프로젝트를 지원하고 있다. 세포분열 과정을 안내하는 복잡한 단백질 고리인 액토미오신 고리를 완벽하게 재건하는 것이 목표다. 이 연구를 통해 심장 질환을 포함한 수백가지 질환에 대한 치료에 새로운 길을 제시한다.

세포분열은 생명 유지에 있어 중요한 기능을 하는 기본원리지만 아직 완전히 탐구되지 않은 연구 영역이다. 세포분열에는 세포를 두 딸 세포로 나눌 수 있는 장치가 필요하다. 액틴과 미오신과 같은 단백질로 구성된 장치에 의해 이뤄진다. 이들은 근육의 힘 생성과정에서 큰 역할을 한다. 액토미오신은 많은 세포 유형을 나누는 고리로 구성된다.

액토미오신 변이는 심근병증 및 일부 암과 같은 여러 질병에서 발견된다. 액토미오신 고리는 핵이 있는 진핵 세포의 분열에 관여하는 핵심 구조물 중 하나다. 끈처럼 수축해 세포를 둘로 나누는 복잡한 원형 단백질이다. 액토미오신 링 프로젝트는 개벌 구성 요소를 가지고 액토미오신 고리를 완벽하게 재건하는 것을 목표로 한다.

효모 세포를 모델로 사용해 일련의 최첨단 생화학 및 영상 기술을 사용한 모든 고리 단백질을 정제하고 고리 조립에 관여하는 장치들을 재구성했다. 이를 통해 고리 구조 이면의 물리적 원리에 대해 관찰할 수 있었고, 고리가 조립되면 다른 단백질에 의해 제한되지 않는 한 최소 곡률 경로를 취하는 사실을 찾아냈다. 또한 구부러진 형태에서 액틴 필라멘트를 안정화하는 데 중요한 역할을 하는 몇 가지 핵심 단백질도 확인했다.

액토미오신 링 프로젝를 수행하고 있는 연구팀의 발라스 브래매니안(Balasbramanian) 교수는 “액틴 돌연변이는 많은 질환을 초래하는데, 인간 질병을 유발하는 액틴 돌연변이는 400~500개”라고 말했다. 심장 액틴 유전자의 약 70개 돌연변이는 심장 근육 질환인 심근병증을 유발하는 것으로 알려져 있다. 프로젝트 시스템을 사용해 결함이 있는 액토미오신 고리 단백질을 정제하고 문제를 역선시킬수 있는 새로운 화합물 검색이 가능하다.

연구팀은 오염 물질 없이 핵심 세포 골격 단백질 액틴을 정제하는 방법을 고안했다. 인간 질병을 일으키는 액틴 돌연변이 정제 기술을 더 개발할 계획이다. 정제 기술 개발은 약물 발견에 도움이 될 것으로 전망된다. 또한 지지된 지질 이중층에 구부러진 액틴 필라멘트 조립을 성공했다. 합성 세포 분열 장치에 대한 진전도 상당부분 이뤄졌고, 다양한 세포 및 합성 생물학적 도구를 개발했다. 이를 통해 분열 효모의 세포벽에 의한 분열 부위의 세포막 침입이 억제됨을 발견했다. 또한 분열 중격 합성을 통한 세포 외 성분의 리모델링이 억제를 완화하고 액토미오신 고리 수축을 촉진한 것으로 나타났다.