단백질의 1차 구조(아미노산 서열)와 2차 구조(알파나선 구조 등)가 명확하지 않아 3차 구조가 없는 비정형 단백질.
알츠하이머, 파킨슨병과 같은 신경계 질환부터 암, 심혈관계 질환, 대사질환을 유발한다고 알려져 있어 비정형 단백질의 조기발견은 이들 질환의 치료경과와 치료제 개발에 도움이 된다.
이런 가운데 KAIST(총장 이광형) 생명과학과 김학성 교수 연구팀이 비정형 단백질을 간단하게 검출할 수 있는 센서 단백질을 디자인하는 데 성공했다고 화학분야 국제학술지(JACS Au)에 발표했다.
단백질은 고정된 3차원 구조를 갖고 있으며 생체에서 다양한 기능을 수행한다. 실제 인간 단백질의 44%는 비정형 단백질이며 상황에 따라 구조가 변화하는 만큼 분석과 기능을 연구하기 매우 어려웠다. 비정형 단백질 분석에는 전처리에 많은 과정이 필요한데다 단백질도 크게 변형되기 때문이다.
연구팀은 비정형 단백질이 단백질 2차 구조인 베타 스트랜드(β-strand)를 형성하는 특정 아미노산 서열을 갖고 있다는 점에 착안했다.
그래서 자연계에 존재하는 녹색 형광 단백질(Green Fluorescent Protein, GFP)에서 베타 스트랜드 하나를 제거한 후 비정형 단백질의 특정 서열이 결합하하면 형광 단백질 발색단(chromophore)의 파장 스펙트럼이 변화하는 센서 단백질이 만들어진다는 사실을 발견했다.
연구팀은 이러한 방법으로 비정형 단백질의 하나로 알츠하이머를 유발하는 세포 내 베타-아밀로이드(β-amyloid)를 검출할 수 있는 센서 단백질을 개발했다.
연구에 따르면 센서 단백질은 크기가 작고 비정형 구조를 가진 아밀로이드 베타와 단순히 섞어주는 것만으로 20분만에 아밀로이드 베타를 검출하고 추적할 수 있었다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받았다.