바이오인

핵심내용

-서울대학교 박승범 교수팀‘ Angewante Chemie International Edition' 표지로 선정 -

□ 교육과학기술부(장관 : 이주호)는 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단(단장:김성훈)의 서울대학교 화학부 박승범 교수팀이 표적단백질을 확인하는 새로운 방법을 고안함으로써 신약 개발에 새로운 방향을 제시하였다고 밝혔다.

□ 다양한 질병에 관련된 생명 현상을 선택적으로 조절하는 생리활성 저분자 물질의 발굴은 화학, 의학, 생명과학, 제약 분야에서 꾸준히 이루어져 왔다.

 ○ 그러나 발굴된 생리활성 저분자 물질을 질병 치료제로 개발하는 과정에서 물질이 생체내에서 어떠한 단백질에 작용하는지 정확히 밝히는 것이 어려웠으며, 이는 신약개발에 가장 큰 걸림돌이 되어왔다.

 ○ 많은 수의 생리 활성 저분자 물질들이 그 작용기전을 제대로 이해하지 못하였기 때문에 신약으로서 개발되는데 실패하였고, 개발된 약들도 예상치 못한 부작용이 나타나 시장에서 퇴출되는 사례가 발생하고 있다.

□ 기존에는 표적단백질을 확인하기 위해 세포를 분해한 후 무작위적로 섞여있는 단백질 혼합용액에서 질량분석을 통해 생리활성이 있는 물질과 강하게 붙어있는 다수의 단백질을 분리하는 방법을 이용하였다.

 ○ 이러한 방법은 세포를 분해함으로서 단백질 네트워크를 파괴한 상태에서 표적단백질을 찾게 되므로 실제 세포내 현상과 상이할 수 있으며,

 ○ 찾아지는 다수의 단백질 중에서 의미 있는 표적단백질을 찾아내기 어렵다는 단점이 있어 효율과 신뢰도가 낮았다.

□ 박승범 교수팀은 기존의 표적단백질 규명법과는 달리 세포 안으로 직접 들어가서 작살과 같은 갈고리로 표적단백질을 낚아내는 새로운 방식을 개발하였다.

 ○ 즉, 신약 후보물질에 광반응성 물질을 결합시킨 후 세포내에서 빛을 쪼임으로서 표적단백질과 직접 결합하도록 만들고,

 ○ 정확히 결합한 생리활성 물질은 붉은색이 나타나도록 하여 선택적으로 확인하는 과정을 개발하였다.

 ○ 개발된 방법은 FITGE*라 명명하였으며 항암효과를 보이는 생리활성 저분자 물질이 암세포를 죽이는 과정을 조절하는 표적 단백질 확인에 성공적으로 적용되었다.

     * Fluorescence difference in two-dimensional gel electrophoresis

□ 박승범 교수는 ”개발한 FITGE 방법을 통해 신약 후보물질이 생체내에서 작용하는 기작을 밝힘으로서 신약개발의 신뢰도와 효율성을 높일 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

□ 연구결과는 화학분야 최고 권위지인 안게반테 케미 (Angewante Chemie International Edition)에 표지논문으로 선정되어 4월 4일자 온라인판에 게재되었다.

상세내용

연 구 결 과 개 요

Discovery and Target Identification of an Antiproliferative Agent in Live Cells Using Fluorescence Difference in Two-Dimensional Gel Electrophoresis

국내 연구진이 단독으로 단백질 확인을 위한 새로운 방법을 개발하였다. 서울대학교 화학부 박승범 교수 연구팀은 이 방법을 Fluorescence difference in two-dimensional gel electrophoresis (FITGE)라 명명 하였으며 신약 개발에 새로운 돌파구를 마련하였다. 이 연구결과는 화학분야 최고 권위의 학술지인 안게반테 케미 (Angewante Chemie International Edition) 4월 4일자 온라인판에 표지논문으로 게재되었다.

기존의 방법으로 개발된 몇몇 의약들이 예상치 못한 부작용 때문에 최근 시장에서 퇴출됨에 따라 새로운 치료제 개발이 요구 되고 있다. 하지만 새로운 생리 활성물질의 정확한 작용기전을 밝히는데 겪는 어려움 때문에 새로운 생리활성 저분자 물질의 발굴이 한계에 부딪혔다. 이에 생리활성 저분자 물질에 의해서 조절되는 단백질 확인 방법이 전 세계적으로 주목 받아왔다.

본 논문에서는 낚시 바늘과 같은 갈고리로 물고기를 낚아내는 방식을 단백질 확인 방법에 도입하였다. 이렇게 고안된 방법은 FITGE라 명명 되었으며 기존의 방법으로 실패했던 단백질 확인을 성공해냄으로써 그 방법의 우수성을 증명하였다. 개발된 FITGE 방법은 항암효과를 보이는 생리활성 저분자 물질이 조절하는 단백질 확인에 성공적으로 적용되었다. 연구팀은 새로운 항암 치료제 후보 물질을 FITGE방법을 통해 발굴함으로써 그 가치를 인정받아 화학분야 최고 권위의 학술지인 안게반테 케미 (Angewante Chemie International Edition)에 게재되는 쾌거를 이룩하였다.

 본 논문의 교신저자인 박승범 교수는 “인간의 평균수명 증가 및 환경의 변화에 따라 늘어나고 있는 다양한 질병의 치료제 개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 새로운 작용기전을 통해 질병 치료에 적용될 수 있는 생리활성 저분자 발굴은 어려움을 겪어 왔다.”고 설명한다. 박 교수는 ”본 연구실에서 개발한 FITGE 방법을 통해 다양하고 새로운 작용기전 조절하는 생리활성 저분자 물질들을 도출 할 것이다. 이를 통해 신약개발에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것이다.”라고 향후 연구방향을 강조하였다.

용 어 설 명

1. 생리활성 저분자 물질 (bioactive small molecule)
생명 현상을 조절하는 탄소, 수소, 산소로 이루어진 유기 물질을 말한다. 보통 분자량이 500이하인 물질을 저분자 물질이라 부른다. 최근에는 다양한 생명 현상의 조절이 중요해짐에 따라 분자량이 1000이하인 물질도 생리활성 저분자 물질에 포함되기도 한다.

2. 작용기전 (mechanism)
생리활성 저분자 물질이 세포나 생명체 내에서 어떤 일을 벌이는 지에 대한 내용이다. 생리활성 저분자 물질은 특정 단백질과 결합하여 조절함으로써 생명 현상을 조절하게 된다.

3. 표적단백질 확인 (target identification)
생리활성 저분자 물질이 어떤 단백질을 조절하는지 밝히는 과정이다. 이 과정은 저분자 물질의 정확한 작용기작을 밝히는데 중요한 과정이다.

그   림   설   명

<그림 1> 본 연구팀이 개발한 표적 단백질 확인 기술 (FITGE): 광반응성 물질을 이용하여 생리활성 저분자 물질의 표적단백질을 찾는 새로운 방법. 이렇게 표지화된 단백질들은 2차원 전기영동과 질량분석을 통해서 정확한 표적단백질을 확인하게 된다.

<그림 2> 안게반떼 케미에 게제된 본 논문의 표지 그림
세포안에 직접 들어가 작살을 이용하여 물고기를 잡듯이 생리활성 저분자 물질과 표적단백질을 고정하여 추적하는 방법(FITGE)을 표현 

<그림 3> 기존의 표적단백질 규명법이 맨손으로 물고기를 잡는 것처럼 많은 실수가 있었던 것에 비해서 새롭게 개발된 FITGE는 세포안에 직접 들어가 작살을 이용하여 물고기를 잡듯이 생리활성 저분자 물질과 표적단백질을 고정하여 추적방법