바이오인

미 국립보건원 연구에서 암 세포 대사과정에 관여하는 단백질들을 시각화

동결 전자현미경 방법은 잠재적인 신약후보물질에 결합하는 소규모 단백질들의 구조를 결정 가능

“잠재적인 신약후보물질들의 복합체들의 구조들을 그렇게 자세한 수준으로 시각화하기 위하여 동결 전자현미경을 사용할 수 있다는 점은 매우 흥미롭다.”

-국립 암 연구소 Sriram Subramaniam 박사

□ 동결 전자현미경이라고 불리는 기술을 사용하여 과학자들은 신약 발견 및 개발에 영향을 줄 수 있는 접근에서 단백질들을 시각화하는데 있어서 기술적인 장벽을 허물었음

  ㅇ 그들은 세포들에서 발견되는 효소인 글루탐산 탈수소효소의 영상을 효소의 중심부분의 구조가 원자수준에서 가시화될 수 있는 정도의 1.8 옹스토롬 해상도로 확보

  ㅇ 국립보건원 산하 국립 암 연구소의 과학자들과 그들의 동료들은 현행 동결 전자현미경 능력의 범위 내에서는 너무 작다고 생각되는 암 표적 단백질들의 모양들을 고해상도로 이제 결정할 수 있음을 보여줌으로써 또 다른 중요한 이정표도 달성했다고 보고

□ 연구팀은 국립 암 연구소의 Sriram Subramaniam 박사가 이끌고 마찬가지로 국립보건원 산하의 국립 중개과학 발전 센터의 연구자들의 기여로 구성

  ㅇ 연구에서 발견된 내용은 2016년 5월 26일 Cell에 온라인으로 게재

□ 국립 암 연구소 소장대리인 Doug Lowy 박사는 이러한 진전들은 탐험가들이 해안에서 배를 정박시키기에 최적인 장소를 찾는 것처럼 약물 구조를 변화시키면서 영향을 실제로 관찰함으로써 신약 개발자들이 이제는 동결 전자현미경을 약물을 개량하고 약효를 위해 그 활성을 변경하기 위하여 사용 가능하다는 실생활 시나리오를 증명한다고 언급

□ 두 개의 발견들은 신약 발견 및 개발에 영향을 줄 잠재력을 보유

  ㅇ 동결 전자현미경 이미징은 단백질들을 구조화된 배열들을 형성하도록 구슬리는 최초의 필요한 단계없이 신약 후보물질이 결합한 표적 단백질들의 구조들의 분석을 가능하게 함

  ㅇ 이러한 배열들은 연구자들을 위해 50년 이상 활용되어 온 강력한 기술인 엑스선 결정학을 이용한 구조 결정의 전형적인 방법들을 위해 필요

  ㅇ 결정화 부가물 또는 결정 격자 내에서 주변 단백질들 간의 형성되는 접촉들 때문에 단백질 모양이 변형될 수 있기 때문에 그럼에도 불구하고 모든 단백질들이 결정을 쉽게 생성하지 않으며 결정을 생성한 단백질들이 자연적인 환경에서 존재하고 있는 것과 동일한 모양을 보여 주지는 않음

□ Subramaniam은 이렇게 세부적으로 높은 수준에서 잠재적인 신약 후보물질의 복합체들 구조들을 시각화하는데 동결 전자현미경을 사용할 수 있다는 점은 흥미진진하다고 언급

  ㅇ 3차원 결정을 형성할 필요 없이 신약 후보물질이 결합한 소규모 암 표적 단백질들의 구조를 확보할 수 있다는 사실은 신약 개발 과정을 혁신하고 촉진할 수 있다고 강조

□ 이번 새로운 연구에서 연구자들이 영상을 확보한 두 가지 소규모 단백질, 이소구연산염 탈수소효소(IDH1)과 젖산 탈수소효소(LDH)는 암 약물 개발을 위한 실효성 있는 표적

  ㅇ 이들 단백질들을 부호화하는 유전자들의 돌연변이는 암의 여러 종류들에서 흔함

  ㅇ 따라서, 이들 단백질들의 표면에 대한 자세한 이미징은 이들에 결합하고 단백질 활성을 끄도록 돕는 분자들을 과학자들이 확인하는 것을 도울 수 있음

□ 작년 및 올해 Science 지에 게재한 논문에서 Subramaniam과 그의 팀은 동결 전자현미경으로 암 표적 단백질과 소규모 분자 저해제의 복합체를 포함한 보다 큰 단백질들의 2.2 옹스트롬 및 2.3 옹스트롬 해상도의 영상을 보고

  ㅇ 중요하게 Nature Methods가 2016년 1월 동결 전자현미경을 올해의 방법으로 간주

  ㅇ Subramaniam은 초기 작업들은 무엇이 기술적으로 가능한지를 보여주었다고 언급

  ㅇ 이 최근의 진전은 소규모 암 표적 단백질들을 위한 희망의 전달이라고 강조

  ㅇ 동결 전자현미경에 관한 보다 자세한 정보를 원하면 http://electron.nci.nih.gov를 방문

★ 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

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 - 특정한 질환이나 기초 과학에 목적을 두기보다는 여러 질병들과 중개 과정에 걸쳐 공통적인 사항에 집중

 - 당 센터는 인간 보건의 구체적인 개선을 불러 올 수 있는 중개 과학에서 향상을 만들어 내고 실증하고 전파하기 위하여 데이터의 힘과 새로운 기술에 의존한 혁신과 실현가능한 성과를 강조

 - 보다 자세한 정보를 원하면 https://ncats.nih.gov를 방문

★ 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 연구

 - 보다 많은 정보가 필요한 경우 www.nih.gov 방문 요망

【참고문헌】

Merk A, Bartesaghi A, Banerjee S, Falconieri V, Rao P, Davis M, Pragani R, Boxer M., Earl LA, Milne, JLS, Subramaniam, S. Breaking cryo-EM resolution barriers to facilitate drug discovery. Cell. Online May 26, 2016. In print June 16, 2016. DOI:10.1016/j.cell.2016.05.040

* 출처 : 보도자료(2016년 5월 26일)
        (https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-study-visualizes-proteins-involved-cancer-cell-metabolism)

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