생명의 나무 전반에 걸쳐 유기체들이 공유하고 있는 공통 분자 도구들

[사이언스 데일리] 연구자들이 대부분의 동물들이 공유하고 있는 단백질 복합체가 조립되는 방식들 1,000여 가지를 발견했다. 이 발견은 동물들의 진화적 관계가 매우 깊은 것임을 보여주며, 알츠하이머, 파킨슨 병 그리고 암 등 질병의 원인을 연구하는데 쓰일 새롭고 강력한 도구를 제공해 줄 수 있다.

(2015년 9월 7일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 텍사스 대학 오스틴

야생동물의 모습. 서로 다른 종류의 동물에서 머리와 눈이 바르게 형성되도록 조직하는 세포들이 공통적으로 필요로 하는 동일한 단백질 복합체를 발견했다. Credit: ⓒ viperagp / Fotolia

야생동물의 모습. 서로 다른 종류의 동물에서 머리와 눈이 바르게 형성되도록 조직하는 세포들이 공통적으로 필요로 하는 동일한 단백질 복합체를 발견했다. Credit: ⓒ viperagp / Fotolia

지금까지 수행된 동물에대한 분자생물학적 연구 중 최대규모의 세부연구에서 텍사스 대학 오스틴과 토론토 대학의 연구자들이 대부분의 동물들이 공유하고 있는 단백질 복합체가 조립되는 방식들 1,000여 가지를 발견했다. 이 발견은 동물들의 진화적 관계가 매우 깊은 것임을 보여주며, 알츠하이머, 파킨슨 병 그리고 암 등 질병의 원인을 연구하는데 쓰일 새롭고 강력한 도구를 제공해 줄 수 있다.

단백질은 여러 개가 모여 단백질 복합체, 즉 세포 내에서 특정한 생물학적 기능을 수행하는 분자 기계를 만들어 낸다. 이번 주 네이처에 출판된 연구에서 저자들은 말미잘, 벌레, 쥐와 인간에 이르기까지 다양한 종의 발생과 생존에 필수적인 1000 개의 분자 기계들을 발견했다. 예를 들어 연구자들이 찾아낸 것 중 하나로는 여러 종의 동물에 걸쳐 머리와 눈이 제대로 형성되게 조직화하는 세포들에게 필수적인, 종에 상관없이 동일한 단백질 복합체가 있다.

이들은 또 어느 단백질이 함께 뭉쳐 복합체를 만들어 내는지 — 단백질-단백질 상호작용이라고 불린다 — 를 도식화하여 세포가 올바르게 기능하기 위한 중요 프로세스들을 밝혔다.

“본질적으로 우리는 대부분의 동물의 세포 안에서 적절한 역할을 수행할 수 있도록 수천 개의 서로 다른 단백질이 어떻게 뭉쳐서 복합체를 형성하는지 일종의 조립안내도를 만들어낼 수 있었던 겁니다.” 주저자인 UT 오스틴 분자생명과학 교수 에드워드 마르코트의 말이다. “사람의 몸 안에서 단백질이 조립되는 과정은 다른 종에서 조립되는 과정과 동일합니다. 그렇다는 것은 우리가 이미 알고 있듯이 진화적으로 인간이 다른 동물과 조상을 공유하고 있다는 사실을 강화해줄 뿐 아니라 좀 더 실질적인 측면에서 다양한 질병들의 유전적 기반과 그 질병이 서로 다른 종들에서 어떻게 나타나는지를 연구할 수 있게 해주는 것입니다.”

이러한 공통성을 증명할 수 있다면 연구자들은 질병과 관련된 단백질을 연구할 기회를 더 많이 가질 수 있으며, 이 단백질들이 서로 다른 종들에서 어떻게 조립되는지를 배울 수 있게 된다.

“여러 서로 다른 유기체에 걸쳐 단백질 복합체가 어떻게 만들어지는지를 이해하면 인간 및 인간의 건강에 어떤 연관성을 가지는지를 알아낼 수 있게 됩니다.” 마르코트가 덧붙였다.

이번 연구에서는 고성능 질량분석기를 이용해 연구자들이 동물계를 대표할 만한 아홉 종의 세포 내 단백질에 대한 자료를 모았다. 연구에 사용된 동물들로는 지렁이, 파리, 쥐, 사람, 성게, 말미잘, 그리고 개구리 등이 있으며 점균류와 효모까지 포함되었다. 질량분석기 자료는 이미 알려져 있는 유전체학 정보와 교차검증되었다.

“이번 연구의 특징이라면 그 규모입니다.” 연구를 함께 이끈 토론토 도넬리 센터의 교수 앤드류 에밀리의 말이다. “각 종들에서 알려진 단백질 상호작용의 수를 세 배로 늘렸습니다. 따라서 이제는 모든 동물들에 걸쳐 1백만 종류 이상의 단백질 상호작용이 있을 것이라고 확신을 가지고 예측할 수 있습니다. 단백질 상호작용 네트워크에서 골대를 훨씬 먼 곳으로 밀어내는, 근본적으로 ‘큰 걸음’ 을 내디딘 것입니다.”

이번 연구는 앞서 발표된 인간 단백질 복합체에 대한 연구논문을 확장한 것이다. 해당 연구는 2012 년 학술지 ‘셀(Cell)’에 출판되었다. 더 넓은 범위를 가지는 이번 연구는 두 기관의 협력으로 질량분석기를 1 년 이상 사용해 이루어진 것으로 단백질 복합체에 대해 조사한 가장 큰 규모의 연구 중 하나가 되었다.

참고문헌

Cuihong Wan, Blake Borgeson, Sadhna Phanse, Fan Tu, Kevin Drew, Greg Clark, Xuejian Xiong, Olga Kagan, Julian Kwan, Alexandr Bezginov, Kyle Chessman, Swati Pal, Graham Cromar, Ophelia Papoulas, Zuyao Ni, Daniel R. Boutz, Snejana Stoilova, Pierre C. Havugimana, Xinghua Guo, Ramy H. Malty, Mihail Sarov, Jack Greenblatt, Mohan Babu, W. Brent Derry, Elisabeth R. Tillier, John B. Wallingford, John Parkinson, Edward M. Marcotte, Andrew Emili. Panorama of ancient metazoan macromolecular complexes. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature14877

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카테고리:번역, 기타생물, 사이언스 데일리, 생물학, 현생

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