박테리아의 산화질소 센서 단백질

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2004-10-08

산화질소 신호전달 시스템을 밝혀내는데 중요한 연구결과가 발표되었다. 미국 텍사스 대학의 C. S. Raman 박사를 비롯한 연구팀은 박테리아들이 산화질소를 감지할 때 사용하는 SONO (sensor of NO)라는 단백질을 발견하고 그 삼차원 구조를 결정하여 10월 7일자 Science Express에 “Femtomolar Sensitivity of a NO Sensor from Clostridium botulinum”이라는 제목으로 발표하였다. 사람의 경우에 산화질소는 수용성 단백질인 guanylyl cyclase에 결합하여 신호를 전달한다. 이 효소는 cGMP를 형성함으로써 혈관을 이완시켜 혈액의 흐름을 원활하게 한다. 신호물질로서 산화질소의 기능이 밝혀진 1977년 이후 수많은 다른 생리적인 현상이 산화질소에 의해 조절되는 것으로 확인되고 있다. 그러나 산화질소의 수용체인 guanylyl cyclase는 결정을 만드는 것이 어려워 지금까지 삼차원구조를 결정하지 못했다. Raman 박사의 연구팀은 보툴리누스 독소증을 일으키는 Clostridium botulinum이라는 미생물에서 산화질소를 감지하는 센서 역할을 하는 SONO라는 단백질을 발견하였다. 이 센서는 놀랍게도 산화질소에 대한 친화도가 극히 높아 해리상수가 100조분의 1에 달하는 것으로 나타났다. (해리상수가 낮을수록 친화도는 높으며 해리상수가 100억분의 1만 되어도 친화도가 극히 높은 것이다.) Clostridium botulinum은 아마도 이렇게 민감한 센서를 이용하여 산화질소의 독성을 효과적으로 피할 수 있을 것이다. 연구팀은 또한 Clostridium botulinum SONO의 헴 (heme) 영역의 구조를 결정하였으며 그와 매우 유사한 Chlamydomonas reinhardtii SONO의 삼차원구조도 결정하였다. 산화질소가 결합하는 헴 영역에는 산화질소의 결합을 조절하는 티로신 잔기가 존재하고 있는 것으로 나타났으며 그 외에도 산화질소 신호를 전달하는 guanylyl cyclase의 작용 메커니즘에 대한 여러 가지 정보를 얻을 수 있었다. 이 연구결과는 산화질소 신호전달 시스템에 대한 이해를 도울 뿐만 아니라 보툴리누스 독소증을 예방하는 방법을 연구하는데 기여할 것으로 보인다. 출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2004-10/uoth-bbs100604.php