연구성과

POSTECH 생명과학과 황철상 교수팀, Cell지 통해 새로운 단백질 분해신호 밝혀내

2014-01-07658
“세포내 단백질은 태어남과 동시에 운명이 결정된다”
POSTECH 생명과학과 황철상 교수팀, Cell지 통해
새로운 단백질 분해신호 밝혀내
 
 황철상교수
 
사람의 삶은 태어날 때 운명으로 정해진 것일까?, 아니면 살아가면서 일정한 인과관계의 법칙에 따라 결정되는 것일까? 철학적으로는 끊임없이 논쟁이 이루어지는 주제지만, 우리 몸에 존재하는 세포 속 단백질은 태어나자마자 ‘운명’이 결정될 수 있다는 연구성과가 발표되어 학계의 눈길을 모으고 있다.
 
POSTECH 생명과학과 황철상 교수팀은 단백질 합성 개시 신호로 알려진 N-말단 메티오닌이 단백질의 분해 신호로도 작용한다는 사실을 최초로 발견, 그 분해 경로를 규명해 세계적인 생명과학 분야 저널 셀(Cell)지를 통해 발표했다.
 
20일(한국시간) 온라인을 통해 발표된 이 성과는 황 교수가 지난 2010년 사이언스(Science)지를 통해 발표한 아세틸화*1/N-말단 규칙*2(Ac/N-end rule)의 연구의 후속연구로서, N-말단 메티오닌이 단백질 합성과 동시에 단백질 분해를 결정하는 이른바 ‘세포내 단백질 운명’을 쥐고 있는 신호라는 사실을 밝혀낸 첫 연구다. 이 N-말단 메티오닌 단백질 분해 신호는 우리 세포 속 약 75,000 종류(~15%)의 단백질 분해에 관여할 것으로 예상된다.
 
황 교수팀은 N-말단 메티오닌의 다음 위치에 류신, 이소류신, 페닐알라닌과 같은 소수성 아미노산 잔기(Met-Φ)*3을 가진 단백질들은 아르기닐화/N-말단 규칙 (Arg/N-end rule)이라는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 (ubiquitin-proteasome system)*4 단백질 분해 경로에 의해서 바로 분해되거나, N-말단 메티오닌이 아세틸화되더라도, 또 다른 아세틸화/N-말단 규칙에 의해 상보적(相補的)으로 분해된다는 사실을 밝혀냈다.
 
이 연구는 세포 내 단백질 분해 이상으로 발생하는 각종 암, 감염 및 면역질환, 퇴행성 신경질환, 노화 등을 이해하거나 극복할 수 있는 치료제나 치료방법을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
 
 
 
1. 아세틸화 (acetylation)
단백질의 아미노 그룹 (NH2-)을 아세틸기(CH3CO)로 치환하는 화학 반응이다.
 
2. N-말단 규칙 (N-end rule)
N-말단 아미노산의 종류에 따라 단백질의 수명이 결정된다는 법칙으로 유비퀴틴-프로테아좀 시스템에 의한 단백질 분해 경로의 일종이다.
 
3. 소수성 아미노산 잔기
물과는 섞이지 않는 성질 (소수성) 곁가지 (side chain)를 지닌 아미노기(NH2-)와 카르복시기(-COOH)로 구성된 유기물이다.
 
4. 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 (ubiquitin-proteaosome system)
세포 내 단백질 분해를 주로 담당하며, 유비퀴틴이라는 작은 단백질이 변형되거나 수명이 다한 단백질들에 부착하게 되면, 프로테아좀이라는 거대 복합체가 이를 인지해서 분해한다.