건국대학교 생명특성화대학 생명과학특성학부 강린우 교수와 앤고 푸홍뚜이 박사 연구팀이 포르투갈의 라모스 마리아 교수 연구팀과 함께 비타민 B6의 체내 활성화 형태인 PLP 조효소가 직접 구조변화를 일으켜 효소 촉매 작용을 수행한다는 사실을 3차원 구조 결정을 통해 규명해 파킨슨씨병과 간질 등에 중요한 신약개발의 가능성을 열었다.

건국대 연구팀의 이번 연구는 유기 분자인 조효소가 직접 구조 변화를 일으키며 단백질 효소에서 아미노산과 같이 생화학 촉매작용을 수행한다는 사실을 처음으로 규명한 것으로, 구조생물학 분야의 국제결정협회 저널인 ‘악타 크리스탈로그라피카 섹션D'(Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography)(영향력 지수(IF) 14.1) 2월호에 게재됐다.

체내의 거의 모든 효소들은 단백질로 구성되어 있으며, 특정 효소들에서 조효소가 결합되어 촉매작용을 돕지만, 조효소 자체가 구조 변화를 통해 생화학 반응을 수행하는 분자수준의 메커니즘을 규명한 것은 이번이 처음이다.

건국대 강린우 교수 연구팀은 벼흰잎마름병균으로부터 클로닝한(수정을 거치지 않고 유전자 조작으로 만든 유전자 복제) PLP-dependent 효소 시스타티온 감마 라이에이즈의 서로 다른 5가지의 삼차원 구조를 분자수준으로 결정했으며, 이들 5개 구조들에서 서로 다른 형태의 PLP 조효소가 효소 촉매반응에 핵심적인 기능을 수행함을 밝혔다.

RNA세계 가설에 의하면, 생명의 기원으로서 효소 기능을 가지는 첫 분자가 RNA로 생각되고 있으며, 이로부터 단백질 효소가 진화한 것으로 받아들여지고 있다. 유기분자로 이루어진 조효소는 대부분 RNA 유도체로 이루어져 있으며, 이번 연구결과로 얻어진 단백질에 결합된 조효소가 직접 구조 변화를 일으키면 효소촉매 작용을 수행한다는 연구결과는 RNA효소(Ribozyme)에서 단백질 효소로 진화하는 중간 단계의 중요 증거로 제시될 수 있다.

또 PLP-dependent 효소들은 체내에서 다양한 기능을 수행하며, 파킨슨씨병, 간질 등에 중요한 신약개발의 타깃들이기도 하다.

강린우 교수는 “제시된 새로운 촉매 메커니즘은 단백질에게만 국한되어있던 효소기작을 조효소 및 핵산 유도체로 확대할 수 있는 기반을 마련한 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 농촌진흥청 차세대 바이오그린21 농생명바이오식의약개발 사업단 및 한국해양과학기술원 해양극한생물분자유전체연구단의 지원을 통해 이루어졌다.