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치매 유발 단백질 '싹둑' 잘라낸다

임미희 UNIST 교수 '아밀로이드-베타 단백질' 가위처럼 자르는 금속 착물 개발
치매 유발 단백질을 가위처럼 싹둑 자를 수 있는 물질이 개발됐다.

UNIST(울산과학기술원·총장 정무영)는 임미희 자연과학부 교수 연구팀이 알츠하이머병 원인으로 지목되는 아밀로이드-베타 단백질을 절단할 수 있는 전이 금속 기반 착물을 개발했다고 16일 밝혔다.

알츠하이머병은 치매의 가장 흔한 형태로 성인 사망원인 6위에 해당하는 질병이다. 지금까지 명확한 발병 원인은 밝혀지지 않았지만 '아밀로이드-베타 단백질' 등이 원인 물질로 추정되고 있다.

아밀로이드-베타 단백질은 알츠하이머병 환자의 뇌에서 관찰되는 노인성 반점을 구성한다. 이 단백질이 신경퇴행성 질환인 알츠하이머병 주요인자라는 보고가 대다수다.

연구팀은 아밀로이드-베타 단백질 독성을 낮추는 방법으로 금속 착물을 이용해 절단하는 전략을 제안했다. 기존에도 금속 착물에 대한 아이디어는 있었지만 생체 내에서 효과적으로 작용하는 물질은 보고되지 않았다.

연구팀은 '테트라-엔 메틸레이티드 클램'(TMC)이라는 결정 구조를 이용해 아밀로이드-베타 단백질을 가수분해할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

중심원자 종류에 따라 아밀로이드-베타 단백질의 가수분해 정도를 조절하는 금속 착물 구조(왼쪽). 가장 효과적인 코발트 착물에 의한 아밀로이드 베타 분해 결과(오른쪽).<사진=연구팀 제공>중심원자 종류에 따라 아밀로이드-베타 단백질의 가수분해 정도를 조절하는 금속 착물 구조(왼쪽). 가장 효과적인 코발트 착물에 의한 아밀로이드 베타 분해 결과(오른쪽).<사진=연구팀 제공>

가수분해는 물 분자가 작용해 분자 결합구조를 끊는 방식이다. 금속 이온을 중심에 배치한 TMC 구조는 외부 물을 끌어와 아밀로이드-베타 단백질 결합을 효과적으로 잘랐다.

이번 연구에서는 TMC 구조 중심에 코발트, 니켈, 구리, 아연 등 4가지 금속이 배치됐다. 이중 코발트가 중심에 들어갈 경우 가수분해 활성이 가장 높았다.

특히 코발트 기반 금속 착물은 뇌-혈관 장벽을 투과할 잠재력이 있었다. 또 비아밀로이드성 단백질에서는 가수분해 활성이 낮았다. 이 물질이 아밀로이드-베타 단백질이 유발하는 독성을 완화해주는 효과도 살아있는 세포 실험을 통해 관찰됐다.

임미희 교수는 "코발트 착물은 가수분해로 아밀로이드-베타 단백질의 결합을 끊어 독성을 낮출 뿐 아니라 이 단백질에서 나온 독성 자체를 낮출 수도 있다"라며 "뇌-혈관 장벽을 투과해 뇌 속의 아밀로이드-베타 단백질과 만날 수 있으므로 알츠하이머성 치매 치료제로서 잠재력이 높다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 미국화학회회지 편집장이 직접 표지 논문으로 제안할 정도로 눈길을 끌었다. 단순히 새로운 물질을 개발하는 데 그치지 않고 작용 원리까지 상세하게 제안하고 이를 뒷받침하는 실험까지 탄탄하다고 평가받았다.

연구 결과는 '미국화학회지'(Journal of the American Chemical Society)에 15일자 표지로 출판됐으며 '주목할 만한 논문'(JACS Spotlights)에도 선정됐다.
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