‘비만 단백질 구조’, 국내 연구진이 세계 최초로 밝혀내

서울대 최희정 교수팀, ‘뉴로펩타이드 Y1’ 수용체 구조 규명
극저온전자현미경 활용…“새 비만 치료제 개발 가능성 제시”

뉴로펩타이드 Y-수용체-G 단백지 복합체의 극저온전자현미경 구조. 서울대 제공.

국내 연구진이 비만 표적 단백질의 구조를 극저온전자현미경을 활용해 세계 최초로 밝혀냈다.

이에 따라 부작용이 적고 효과적인 비만 치료제를 개발할 수 있는 가능성이 높아졌다.

서울대 생명과학부 최희정 교수팀은 비만 치료제의 표적으로 활용될 수 있는 ‘뉴로펩타이드 Y1’ 수용체의 구조를 극저온전자현미경을 활용해 최초로 규명했다고 15일 밝혔다.

이를 통해 단백질의 작용 원리와 이를 통한 새로운 비만 치료제 개발 가능성을 제시한 것이다. 

뉴로펩타이드 Y 수용체는 식욕을 조절하는 신경전달물질의 수용체로 음식 섭취, 스트레스 반응, 불안과 기억 같은 다양한 생리 과정에 관여하며, 비만뿐만 아니라 불안 장애, 암 등 질병과도 연관 있는 것으로 알려져 있다.

연구진은 뉴로펩타이드 Y 수용체에 하위 신호전달 매개체인 G-단백질까지 결합된 복합체를 정제하고, 극저온전자현미경을 활용한 삼차원 구조를 세계 최초로 밝혀냈다.

이를 통해 뉴로펩타이드 Y가 어떻게 수용체를 통해 하위 신호전달 경로를 활성화하는지를 규명했다.

이 구조를 통해 지금껏 알려지지 않았던 새로운 리간드(단백질에 특이하게 결합하는 물질)와 수용체의 결합 부위를 밝혔고, 리간드 결합에 따라 수용체 구조가 어떻게 변하는지도 분자 수준에서 확인했다.

연구진은 이번 연구 결과를 토대로 뉴로펩타이드 Y 수용체에 효율적으로 결합할 수 있는 저분자 화합물 개발 연구를 한다면 새로운 비만 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대했다.

뉴로펩타이드 Y 수용체는 G-단백질 결합 수용체(GPCR) 패밀리에 속하는 세포막 단백질로, 현재 판매되는 약의 30∼40％가 GCPR을 표적으로 해 신약 개발의 중요한 표적 단백질로 여겨진다.

연구를 이끈 최 교수는 GPCR 구조연구로 2012년 노벨화학상을 받은 코빌카 교수 연구실에서 세계 최초로 인간 GPCR의 구조를 규명한 전문가이기도 하다.

국내에서는 GCPR 단백질을 정제하기가 까다롭고 전자현미경 장비 사용도 아직 활성화되지 않아 관련 연구가 많지 않았는데 이번에 한국기초과학지원연구원과 서울대의 극저온전자현미경을 활용해 국내 최초로 연구 성과를 올렸다고 서울대는 설명했다.

이번 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈 저널’에도 게재됐다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구지원사업과 바이오의료기술개발사업, 그리고 서울대 창의선도신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.  

이승구 온라인 뉴스 기자 [e-mail]