바이오인

 
원자 수준의 분해능으로 가시화된 항암제 타겟
동결 전자현미경을 이용하여 잠재적인 약물이 암을 억제하는지를 규명

【그림 설명】새로운 억제제(적색)에 의해 p97 단백질이 비활성화된 상태로 가두어져있고 정상적인 반응으로 진행될 수 없었음(제공 : 국립 암 연구소)

□ 이번 연구에서 잠재적인 소규모 분자 약물이 암 세포들에서 핵심 단백질에 결합한 것을 원자 수준에서 보기 위하여 동결 전자현미경(cryo-EM)이라고 불리는 영상 기술을 사용할 수 있음을 규명

  ㅇ 동결 전자현미경 영상들은 연구자들이 원자 분해능에서 새로운 항암 타겟으로 생각되는 단백질 조절에 핵심적인 효소인 p97 단백질에서 자연스럽게 발생하는 구조 변화의 순서를 확립하도록 도움

  ㅇ 이번 연구결과는 사이언스 지에 온라인으로 2016년 1월 28일에 게재

    - 국립 암 연구소의 암 연구 센터의 Sriram Subramaniam 박사가 이번 연구를 주도

  ㅇ 국립 암 연구소 책임자인 Douglas Lowy 박사는 동결 전자현미경은 구조생물학 및 항암제 개발에 있어서 보다 유용한 수단이 되었다고 언급

    - 최근의 발견은 효과적인 약물 개발의 진전을 위한 가능성을 제공하였다고 강조

□ 동결 전자현미경으로 구조를 결정하기 위해서

  ㅇ 단백질 분자 주변의 물이 액체와 유사한 상태로 유지되도록 단백질 현탁액을 매우 낮은 온도로 급속 냉동

  ㅇ 그 후 영상을 얻기 위하여 현탁액을 전자로 가격

  ㅇ 동결 전자현미경을 이용하여 단백질의 3차원 구조를 얻기 위하여 연구자들은 다른 방향들로 위치한 분자들의 2차원 영상 수천 개를 만들어 낸 후 이를 함께 평균

  ㅇ 거의 원래 또는 자연 조건의 시료를 가시화할 수 있도록 염색되거나 고정되지 않은 시료를 관찰 가능하도록 하기 때문에 구조생물학에서 대중성을 확보

□ p97 단백질에 대한 잘 확립된 엑스레이 결정학으로 알려진 기술로 수행된 기존의 구조 연구는 지금까지 중간 수준의 분해능(3.5 A to 4.7 A)에 한정

  ㅇ 그러나 연구자들은 동결 전자현미경으로 원자 수준에서 단백질의 중요 지역을 가시화할 수 있게 하는 보다 정교한 전체적으로 2.3 A 수준의 분해능으로 p97 전체 영상을 확보

□ 가장 중요하게 p97에 소규모 분자 저해제가 결합하는 방식 및 결합부위가 직접 관찰될 수 있었음

  ㅇ 신약개발 노력은 종종 특정 단백질의 결합부위와 소규모 분자 간의 결합을 매핑하는 것이 필요

  ㅇ 이러한 최근의 발견으로 단백질 사슬의 모양과 단백질과 소규모 분자 저해제 간의 수소결합들을 구분하기에 충분한 분해능을 확보

  ㅇ Subramaniam은 최근의 연구가 암 세포의 활성에 핵심적인 단백질 구조들과 상호작용에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 이 지식은 임상적으로 유용한 약물들의 설계를 가능하게 할 것이라고 언급

□ Subramaniam과 동료들은 뇌 세포에서 발견된 단백질들과 수용체들을 포함하여 다양한 분자들의 기능을 이해하기 위하여 최근에 동결 전자현미경을 사용

  ㅇ  그들의 새로운 연구에서 얻어진 결합된 저해제가 있거나 없는 p97 단백질의 2.3 및 2.4 A 해상도인 세부묘사의 수준은 동일한 국립 암 연구소 연구진들에 의해 작년에 사이언스 지에 발표한 2.2 A 해상도의 바로 다음 수준에 해당

★ 국립암연구소는 국가적인 암 프로그램을 이끌면서 암의 발생을 극적으로 감소시키고 암 환자 및 그들의 가족들의 삶을 개선하기 위해서 예방, 종양 생물학, 새로운 치료법의 개발, 연수 및 새로운 연구자에 대한 지도 등을 수행
 - 암에 대한 보다 많은 정보가 필요하다면 국립암연구소 웹주소(http://www.cancer.gov)를 방문하거나 국립암연구소 정보 서비스, 1-800-4-CANCER로 전화하기 바람

★ 미 국립보건원에 대하여 : 미 국립보건원은 국가에서 설립한 의료 연구기관으로 27개 연구소와 센터로 구성. 기초, 임상 및 중개 의료 연구를 지원하는 주요 연방기관이며 질환들의 원인, 대처 및 치료를 연구하고 있음. 보다 많은 정보가 필요한 경우 www.nih.gov를 방문하기 바람

【참고문헌】
Banerjee et al., 2016. 2.3 A resolution cryo-EM structure of human p97 and mechanism of allosteric inhibition. Science. Online January 28, 2016.

* 출처 : 보도자료(2016년 1월 28일)
        (http://www.nih.gov/news-events/news-releases/cancer-drug-target-visualized-atomic-resolution)

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