두 방향으로 접히는 튜불린 단백질을 이용한 튜불린 이중나선의 형성

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[아시아경제 황준호 기자] 우리 몸의 미세소관을 이루는 튜불린 단백질의 접힘을 제어하는 분자 스위치를 찾았다. 튜불린을 나노 소재로 활용할 수 있는 길이 열린 것으로, 향후 알츠하이머병 등 뇌질환의 새로운 치료 전략에 활용될 수 있을 것으로 예상했다.

최명철 한국과학기술원 바이오 및 뇌공학과 교수, 같은 과 이준철 박사과정과 송채연 아모레퍼시픽 R&D 센터 박사가 참여한 연구팀은 몸속에서 미세소관을 구성하는 튜불린 단백질을 나노 소재의 기초물질로 활용하는 기술을 개발해 관련 논문이 국제 학술지인 '스몰'에 실렸다고 30일 밝혔다.

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연구팀은 튜불린 단백질로 이뤄진 긴 튜브 형태의 나노 구조물인 미세소관을 활용해 튜불린 단백질의 구조를 원하는 형태로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다. 튜불린은 수직한 두 방향으로만 접히는 독특한 성질을 갖는데, 이 접힘을 제어하는 분자 스위치를 찾은 것이다.

연구팀은 튜불린은 강한 음전하를 띤 단백질인데 양전하 중합체인 폴리라이신(poly-L-lysine)이 미세소관의 구조를 변형하는 과정 통해 튜불린들이 두 줄씩 길게 늘어선 '튜불린 이중나선' 구조를 형성한다는 것을 확인했다. 인공적으로 튜불린을 두 방향으로 접을 수 있음을 입증한 것이다.

연구팀은 이를 조절해 단일 벽 나노튜브에서 이중벽 나노튜브로 변환하거나 이중나선의 간격을 자유자재로 조절이 가능하다는 것도 확인했다.

연구팀 관계자는 "우리 몸속 세포물질을 그대로 이용하되, 자연의 설계를 뛰어넘어 혁신적인 나노건축물을 구현해낸 것"이라고 밝혔다.

이준철 박사과정(왼쪽부터), 송채연 박사, 최명철 교수

최 교수 연구팀의 이번 연구 결과는 튜불린 단백질을 나노소재의 기초물질로 활용하게 해줄 핵심 전략을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

최명철 교수는 "이 논문을 계기로 튜불린을 나노소재로 활용하는 연구들이 본격적으로 시작될 것"이라며 "새로운 바이오-나노기술의 특이점이 될 선도적 연구"라고 평했다.

그는 이어 "나노미터 크기의 광학·전기·의료 소재를 개발하는 플랫폼으로는 물론 모터 단백질 키네신과 결합해 분자기계를 개발하는 등 활용 가능성이 무궁무진하다"며 "향후 다양한 형태와 특성을 가진 나노소재를 만들어낼 '튜불린 나노공학'의 발전 기반 조성과 함께 이번 연구를 통해 발견한 분자스위치는 알츠하이머병 등 뇌질환의 새로운 치료 전략으로 활용될 것"이라고 기대했다.