단백질을 만들어내는 생명체의 구조에 대한 이해

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=253786&cont_cd=GT
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-10
어떻게 자연이 아미노산으로 이루어진 일종의 지도를 단백질이 지닌 물리적인 구조로 변환시킬 수 있는지를 이해하는 것은 생물학 분야에 있어서 오랜 숙원 중 하나였지만 이번 새로운 연구를 통해 초기 생명체가 지닌 이러한 특징들을 이해할 수 있는 새로운 계기가 마련되었으며 이는 유용한 새로운 종류의 단백질을 엔지니어링하는데 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다. PLOS Computational Biology 지에 실린 논문에서 산타페연구소(Santa Fe Institute)의 연구자인 Evandro Ferrada는 이 문제의 핵심이 단순하게 자연이 선택한 지도를 디코딩(decoding)하는 것에 있는 것이 아니라고 말했다. 대신, 이러한 문제의 핵심은 처음의 장소에서 이러한 지도의 내용물이나 모양을 만드는 과정에 존재한다. 이에 대해 Ferrada는 "이것은 매우 오랜 역사를 지닌 문제다. 그리고 이 문제는 매우 다양한 응용범위를 지닌다. 예를 들어, 염기서열-구조지도(sequence-structure maps)와 관계있는 생물학적인 구조물은 진화생물학자들로 하여금 처음 생명체가 나타났을 때, 원시스프 아미노산들을 이해하는 것을 도와줄 수 있다"고 말했다. 하지만, 우선 연구자들은 그 구조를 정확하게 이해할 필요가 있다. Ferrada에 따르면, 이러한 것들이 다소 단편적이기는 하지만 중요한 역할을 하는 단백질의 아미노산 염기서열 사이의 상호관련성을 지적하고 있다. 이를 조사하기 위해 Ferrada는 임의적으로 단백질들이 어떻게 모양을 형성하고, 이들의 조합이 얼마만큼의 다양성을 지니며, 단백질들의 조합이 돌연변이에 대해 얼마나 견고한지를 알아보기 위해 포텐셜에너지함수(potential energy function)라 불리는 다양한 종류의 상호작용을 만들어냈다. Ferrada는 이에 대해 "가장 흥미로운 연구 결과는 우리들이 어떤 종류의 상호작용이 가장 생물학적으로 그럴듯한 구조를 만들어내는지를 예측할 수 있었다는 점"이라고 말했다. 향후, Ferrada의 기술은 생명체의 진화 초기 단계에서 존재하는 단백질만이 아니라 다른 단백질들을 찾는 과정에서도 이용될 수 있을 것으로 보인다. 물론 이를 위해서는 현재 존재하는 이 기술을 보다 발전시키는 노력이 필요할 것이다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 (Ferrada E (2014) "The Amino Acid Alphabet and the Architecture of the Protein Sequence-Structure Map. I. Binary Alphabets." PLoS Comput Biol 10(12): e1003946. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003946)을 참고하기 바란다. 그림: 아미노산들의 염기서열 지도와 이들의 구조 트리(Tree) C1.jpg http://phys.org/news/2014-12-life-underlying-architecture-creation-proteins.html