샤프론을 위한 눈 시험

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-12

분자 생물학: 단백질 조각에 대한 NMR 연구가 순차적인 결합 기전을 드러내다. 그림. 2 단계 과정. 연구는 MAC(다홍색)가 처음에 인간 감마 D-크리스탈린(γD-crystallin)의 외부 (빨간색 및 분홍색)에 결합하고 그 단백질이 풀리기 시작할 때 그 다음에 내부의 잔기들(녹색)과 상호작용한다는 것을 보여준다. 새로운 연구가 인간 알파-크리스탈린(human α-crystallin)이라고 불리는 한 단백질이 눈의 렌즈가 흐려지거나 불투명해지는 것으로부터 보호하기 위해서 사용하는 그럴싸한 기전을 밝혔다. 그 연구는 백내장 형성을 예방하기 위한 새로운 약물들로 이끌어줄 수 있을 것이다. 인간 눈 수정체는 풀리고, 산화하여 응집해서 백내장을 형성할 수 있는 감마 D-크리스탈린이라고 불리는 단백질을 포함한다. 인간 알파-크리스탈린(α-crystallin)은 감마 D-크리스탈린이 응집하는 것을 억제함으로써 수정체를 보호한다. 그러나, 이 샤프론(chaperone) 단백질이 분자 수준에서 어떻게 작용하는지는 수수께끼였다. 인간 알파-크리스탈린이 다양한 수의 하부단위들을 가지고 있기 때문에, 그것이 보호성 기능을 수행할 때 그 모양 변화와 결합 상호작용을 연구하기 위해서 핵 자기 공명 분광법(nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy)과 같은 기술을 이용하는 것이 어려웠다. 200년에, 미주리대(University of Missouri)의 안과학 교수 Krishna Sharma와 동료들이 작은 19개의 잔기를 가진 알파-크리스탈린의 조각인 미니-알파-크리스탈린(mini-α-crystallin (MAC))이 모 단백질의 성질과 비슷한 샤프론 성질을 가지는 것을 발견했다. MAC가 모 단백질보다 연구하기에 훨씬 더 쉽다는 것을 알아내고, 연구자들은 이제 MAC, 그리고 아마도 알파-크리스탈린도 어떻게 그것의 보호 마술을 부리는지를 보기 위해서 NMR을 가지고 그것을 탐침했다. 그 연구는 알바니대(University of Albany)에 있는 화학 교수들인 Jayanti Pande와 Alexander Shekhtman, 그리고 동료들이 수행했다(Biochemistry 2014, DOI: 10.1021/bi5014479). 그 연구는 MAC이 자연적으로 접힌 감마 D-크리스탈린의 외부에 약하게 결합한 다음 열이나 화학적 스트레스가 감마 D-크리스탈린이 풀어지게 할 때 그 내부로 이동함으로써 백내장을 예방한다고 제시했다. “자연 상태에 있는 부위들에 대한 약한 친화도 결합은 동력학적으로 매우 효율적인 2 상태 인식 과정을 암시하는데, 여기서 약하게 결합한 샤프론은 접히지 않은 부위들에 대하서 그 단백질을 스캔한다”고 MIT에 있는 크리스탈린과 단백질 잘못 접힘 전문가인 Jonathan King은 평했다. “저자들의 NMR 자료는 풀릴 과정에서 노출될 것으로 추정되는 묻혀있는 핵심 잔기들과의 상호작용들을 직접적으로 확인한다”고 King은 말했다. 인간 알파-크리스탈린이 적어도 어느 정도까지 이 기전을 공유할 것이기 때문에, 그 연구는 수정체-보호 모 단백질의 작용 기전에 대한 첫 번째 분자적 시점을 제공한다. 그 발견은 따라서 항백내장 약물 후보로서 MAC 모방체를 디자인하는 것을 도울 수 있을 것이다. “예를 들어서, 당신은 몸에서 더 긴 반감기를 가질 MAC의 d-아미노산 버전을 만들 수 있을 것”이라고 Sharma는 평했다. chapron.jpg http://cen.acs.org/articles/93/i1/Eye-Exam-Chaperone.html