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국내서 '단백질 군집 형성 신기술' 개발…기존보다 10배 빨라

IBS 허원도 연구팀 '크립토크롬2 클러스트' 개발…"광유전학 시스템 개발에 기여"

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 국내 연구진이 기존에 알려진 방식보다 10배 빠른 반응 속도로 단백질 군집을 형성하는 데 성공했다.

크립토크롬2 클러스트 단백질 군집 형성 속도
크립토크롬2 클러스트 단백질 군집 형성 속도(대전=연합뉴스) 청색광을 쬐었을 때 새롭게 개발한 크립토크롬2 클러스트는 기존의 크립토크롬2보다 초반 매우 빠른 속도로 단백질 군집을 형성한다. [기초과학연구원 제공=연합뉴스]

기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 허원도 그룹리더 연구팀은 청색광 수용 단백질인 '크립토크롬2'를 변형한 '크립토크롬2 클러스트(CRY2clust)'를 개발했다고 23일 밝혔다.

단백질은 함께 모여 있을 때 기능이 활성화한다.

학계에선 그간 화학물질을 이용해 단백질 군집 형성을 유도하려 했으나, 부작용과 시간적 제약 등 한계를 획기적으로 벗어나진 못했다.

이 중 광유전학 분야 연구자는 단백질 군집 형성을 위해 화학물질 대신 빛을 이용해 왔다.

식물의 청색광 수용 단백질은 크립토크롬2가 여기에 활용한다.

형광단백질을 이용한 군집 형성 설명도
형광단백질을 이용한 군집 형성 설명도구조는 비슷하나 서로 다양한 동형단백질 결합 상태를 가지는 형광단백질 목록(왼쪽)과 형광단백질이 융합한 크립토크롬2 광유도 단백질 군집 형성 성질 비교도 [기초과학연구원 제공=연합뉴스]

IBS 연구팀은 크립토크롬2 일부 구조를 변형해 기존 기술보다 단백질 군집을 더 빠르게 만드는 방법을 찾았다.

크립토크롬2 단백질 사슬 C말단에 특정한 펩타이드(아미노산 사슬)를 붙이자 일반 크립토크롬2보다 빛에 10배가량 신속하게 반응한다는 사실을 관찰했다.

연구팀은 이 기술을 기존 기술과 차별화하고자 크립토크롬2 클러스트(CRY2clust)라고 이름 붙였다.

나아가 연구팀은 단백질 군집 형성에 주로 활용하는 형광단백질과 크립토크롬2를 모두 짝지어 결합하면서 높은 효율의 조합도 확인했다.

광유도 단백질 군집 형성에 대한 가이드라인을 제시한 셈이다.

연구진은 형광단백질이 크립토크롬2의 어느 위치에 결합하느냐에 따라 단백질 군집 형성 비율이 달라지는 것을 확인했다. 그래프에서 형광단백질을 크립토크롬2 단백질 사슬 C말단에 붙인 것(검은색)과 N말단에 붙인 것(회색)을 비교했더니 C말단 쪽 군집 형성 효율이 높아졌다. [기초과학연구원 제공=연합뉴스]
연구진은 형광단백질이 크립토크롬2의 어느 위치에 결합하느냐에 따라 단백질 군집 형성 비율이 달라지는 것을 확인했다. 그래프에서 형광단백질을 크립토크롬2 단백질 사슬 C말단에 붙인 것(검은색)과 N말단에 붙인 것(회색)을 비교했더니 C말단 쪽 군집 형성 효율이 높아졌다. [기초과학연구원 제공=연합뉴스]

형광단백질은 하나(단량체)보다 결합(이합체나 사량체)한 형태일수록 단백질 군집 광유도 클러스트 형성 효율이 더 높은 것을 밝혀냈다고 연구팀은 설명했다.

허원도 그룹리더는 "이번 연구에서 개발한 크립토크롬2 클러스트는 앞으로 광유전학 분야 실험에 유용한 도구가 될 것"이라며 "이 기술은 광유전학 시스템 개발에 길잡이 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/06/23 18:00 송고

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