암과 신경퇴행성 질환들과 연관된 중요한 단백질

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-06-06

단백질 항상성을 책임지는 Hsp70이라고 불리는 중요한 분자를 연구하는 버지니아주립대 연구자들이 그것이 어떻게 세포 내 에너지 이동을 책임지는 또 다른 분자와 함께 결합하여 전체적인 활성과 효율성을 향상시키는지를 알아냈는데, 이러한 세부사항은 이전에는 잘 이해되지 않았었다. 열 충격 단백질들, 특히 70킬로달톤 열 충격 단백질인 Hsp70은 스트레스로부터 세포들을 보호하는 것과 단백질 접힘과 같은 세포 과정들을 위해서 중요하다. 그것은 또한 단백질 조립과 분해, 이동과 연관된다. 단백질 항상성에서의 불균형은 이전에 신경퇴행성 질환들과 암의 발병에 기여하는 것으로 밝혀졌다. 이번 주에 네이처 저널의 출판물인, Nature Structural & Molecular Biology의 online First 부문에 게재된 이 연구에서 연구자들은 ATP 결합이 어떻게 알로스테릭하게(allosterically) 폴리펩티드 결합 부위를 여는지를 알아내기 위해서 그 구조의 생화학적인 분석을 수행했다. 접히지 않은 폴디펩티드 기질에 대한 결합을 조절하는 일을 하기 위해서, Hsp70은 ATP 가수분해의 과정으로부터 에너지를 얻는다. ATP는 세포 내 에너지 이동의 원인이 되는 분자이다. 연구팀은 Hsp70이 ATP에 결합했을 때 그것이 폴리펩티드 결합 부위의 개방을 촉진한다는 것을 발견했다. “잘못 접힌 단백질들이 세포 기능을 방해할 수 있기 때문에, 단백질 교통과 적절한 접힘에서 그것들의 필수적인 역할 때문에, Hsp70은 암과 노화, 신경퇴행성 질환들의 발달과 불가분하게 연관되어 있다”고 VCU 의대의 생리학 및 생물물리학과의 조교수인 Qinglian Liu가 말했다. “Hsp70들의 분자적 작용과 원자 수준에서 그 구조적인 성질들을 이해하는 것은 Hsp70의 기능을 특이적으로 조절하기 위해서 효율적이고 강력한 소분자 약물들을 고안하기 위한 기반을 닦아줄 것이다. 소분자 약물들이 암이나 신경퇴행성 질환들을 위한 새롭고 효율적인 치료제가 될지도 모른다”고 그녀는 말했다. Liu는 연구팀의 구조적, 생화학적 분석이 Hsp70이 어떻게 ATP를 사용해서 그것들의 펩티드 기질 결합부위를 열고 펩티드 기질들과 결합하는 능력을 조절하는지를 밝혀주었다고 말했다. “이들 발견들은 우리가 단백질 접힘과 조립, 이동 및 분해와 같은 세포 단백질들의 복지를 유지하는데 Hsp70이 어떻게 기능하는지를 원자 수준에서 이해하는 것을 돕는다”고 그녀는 말했다. Liu에 따르면, 앞으로 연구팀은 두 방향으로 나아갈 것이다. 먼저, 이번에 발표된 연구를 기반으로, 그들은 Hsp70들을 위한 특이적이고 강력한 조절제를 고안하고 암이나 신경퇴행성 질환들을 치료하는데 그것들의 잠재성을 시험하는 것을 목표로 한다. 두 번째 목표는 단백질 항상성을 유지하는데 그것들의 최적의 활성을 얻기 위해서 Hsp70들이 어떻게 그들의 Hsp40파트너와 함께 협력하는지를 연구하는 것이다. [참고 원문] Ruifeng Qi, Evans Boateng Sarbeng, Qun Liu, Katherine Quynh Le, Xinping Xu, Hongya Xu, Jiao Yang, Jennifer Li Wong, Christina Vorvis, Wayne A Hendrickson, Lei Zhou, Qinglian Liu. Allosteric opening of the polypeptide-binding site when an Hsp70 binds ATP. Nature Structural & Molecular Biology, 2013; DOI:10.1038/nsmb.2583 http://www.sciencedaily.com/releases/2013/05/130530153342.htm