광주과학기술원(GIST)은 김정욱 화학과 교수팀이 박테리아 생존 메커니즘을 규명해 새로운 기전의 항생제 개발이 기대된다고 2일 밝혔다.
연구팀은 박테리아 생명현상의 핵심인 세포막 합성 과정에 관여하는 효소의 화학적 변형과 분자적 메커니즘을 규명했다.
세포 생존과 신호 전달에 필수적인 역할을 하는 효소(PssA)와 인지질(CDP-DG)의 고해상도 공결정 구조를 X-선 결정학을 통해 기질이 결합하는 부위를 정확히 파악함으로써 효소의 활성화 메커니즘을 알아냈다.
외재성 막단백질인 PssA의 작용 메커니즘은 기질과의 복합체 구조 부재로 인해 원자 수준에서 이해하는 데 한계가 있었다. 연구진은 효소의 활성 기능을 멈추거나 낮추는 '점 돌연변이'를 도입해 인지질과의 복합체 구조를 성공적으로 결정화했다. 그 결과 인지질이 효소의 활성 부위에서 상호작용하며 인지질의 소수성과 친수성 영역이 특정 아미노산 잔기들과 결합하는 것을 확인했다.
연구진은 PssA가 단량체와 이량체 형태로 존재한다는 사실을 발견했다. 특히 단백질 표면의 특정 소수성 아미노산이 이량체 형성에 중요한 역할을 하며 이 부위를 변형하면 단백질이 단량체로만 존재하게 된다는 것도 입증했다.
김 교수는 “이번 연구는 세균의 중요한 인지질 합성 효소인 PssA의 구조와 기능에 대한 새로운 이해를 제공하며 단백질-지질 상호작용과 세포막 결합 메커니즘을 밝혀냈다는 데 의의가 있다”면서 “항생제 개발뿐만 아니라 세균의 인지질 균형 조절에 관한 새로운 연구 방향을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
