권호정 교수팀, 천연 화합물 표적 단백질 결정방법 제시

신약 개발과 난치병 원리 규명에 기여

최근 한국인 주요 사망원인인 암을 치료하기 위해 외과수술, 방사선 치료와 함께 다양한 항암제가 개발되고 있다. 특히 여성암과 폐암에 탁월한 효능을 보이는 택솔(taxol)은 미국의 국립암연구소에서 주목나무에서 발견한 대표적인 천연 항암제다.

이처럼 천연 화합물을 질환 치료제로 개발하기 위해서는 화합물의 작용원리를 분자 및 생체수준에서 정확하게 규명해야 한다. 즉, 신약의 표적 단백질을 결정하고 검증함으로써 화합물의 생체 내 작용 원리와 약효의 유효성을 연구해야 한다.

권호정 교수 연구팀(생명공학과)은 이처럼 효율적 표적 단백질 결정 기술이 요구되는 상황에서 천연 화합물 표적 단백질 결정 방법을 새로이 제시했다. 화합물의 수식을 이용한 기존의 생리활성 화합물의 표적 단백질 결정 기술은 시간적·경제적 효율성이 떨어질 뿐만 아니라 생리활성 화합물의 구조적 변형으로 인해 약리 활성(생체에 투여한 약품이 일으키는 생리적인 활성)을 보장할 수 없고, 천연 화합물과 같이 수식이 어려운 화합물은 연구가 불가능하다는 한계점이 있다.

천연 화합물의 표적 단백질 결정 및 검증을 위한 신규 비수식 표적 단백질 결정 방법의 총괄적인 모식도. 비수식 표적 단백질 결정 방법은 천연 화합물의 표적 단백질을 직접적으로 결정하고, 표적 단백질과 관련된 작용기전을 연구하는 데 효과적인 전략이 될 수 있음을 시사한다.

연구팀은 이러한 수식 방법의 한계점을 극복하기 위해 대표적인 비수식 화합물의 표적 결정 방법을 종합 비교·분석하여 그동안 표적 단백질 검증이 불가능했던 천연 화합물의 새로운 표적 단백질 결정 방법을 제시했다.

예컨대, 표적 단백질과 생리활성 화합물이 결합하게 되면 외부 에너지에 대한 영향력이 감소함으로써 단백질의 구조적 안정성이 증가한다. 연구팀은 동일 원리를 이용한 대표적인 비수식 화합물의 직접적 표적 단백질 결정 방법을 통해 천연 화합물들의 표적 단백질 결정법을 비교·분석했다. 또한 세포의 유전적 변형 및 조작을 통한 방식과 생물정보 데이터 기반 비교 분석법을 이용해 천연 화합물의 표적 단백질 결정법에 대한 연구방법을 제시했다.

본 논문에서 비교․분석하고 있는 필수적 약물의 표적단백질 결정 기술을 효율적으로 활용하면 치료제 개발뿐만 아니라 천연 화합물이나 약물의 난치병 질환 치료 효과를 검증하는 데 기여할 것으로 기대된다.

한편 권호정 교수가 교신저자로, 장정화 박사와 김용효 박사과정생이 공동 제1 저자로 참여한 본 논문은 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구, 글로벌 연구실 사업) 및 바이오기술개발사업지원으로 연구를 수행했다. 본 논문은 영국 왕립 화학회가 발간하는 천연물 분야의 국제 최우수급 학술지 ‘내추럴 프로덕트 리포츠(Natural Product Reports)’ 5월 4일자에 게재되었다.