단백질 공학으로 헌팅턴병 치료! 희망의 새 길 열리다

퇴행성 신경질환은 노화나 유전적 요인에 의해 신경세포가 손상되는 질환으로, 헌팅턴병, 알츠하이머, 파킨슨병 등이 대표적입니다. 이 질환들은 뇌 기능을 점점 약화시키며, 아직 근본적인 치료법은 없는 상황입니다. 기초과학연구원(IBS) 연구팀은 단백질 공학이라는 첨단 기술을 통해 이러한 문제를 해결하기 위한 연구를 진행했습니다. 단백질 공학은 단백질의 구조와 기능을 변형하거나 최적화하여 질병 치료에 활용되는 기술입니다.

변이 샤페론 단백질 개발

IBS 연구진은 단백질 공학을 활용해 헌팅턴병의 원인인 헌팅틴 단백질 응집을 억제하는 변이 샤페론 PEX19-FV를 개발했습니다. 변이 샤페론은 헌팅틴 단백질이 뭉치지 못하도록 차단하여 신경세포를 보호합니다.

 

이번 연구 결과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2025년 1월 17일자로 게재되었습니다. 이 논문은 PEX19-FV 단백질이 헌팅틴 단백질의 응집을 효과적으로 억제하고 신경세포를 보호할 수 있음을 입증했습니다. 연구진은 세포 실험, 동물 모델 실험 등 다양한 방법을 통해 이를 확인했으며, 논문은 전 세계적으로 큰 주목을 받고 있습니다.

 

 

게재 논문보기

 

 

논문 제목: Engineering a membrane protein chaperone to ameliorate the proteotoxicity of mutant huntingtin
저널: Nature Communications (Impact Factor: 14.7)
저자: Jeonghyun Oh, Christy Catherine, Eun Seon Kim 외 다수
논문 내용 요약: 단백질 공학 기술을 활용해 헌팅틴 단백질의 독성을 억제하고, 퇴행성 신경질환 치료의 가능성을 보여줌.

단백질 공학을 이용한 샤페론 개발 과정

PEX19-FV를 개발하기 위해 연구진은 샤페론 단백질의 라이브러리를 제작하고, 이를 효모 세포에 형질전환하여 독성 억제 능력이 뛰어난 단백질을 선별했습니다. 마지막으로 DNA 염기서열 분석을 통해 변이 단백질을 최종 확인했습니다.

▲ 단백질 공학을 이용한 샤페론 개발 과정

 

이미지 설명: 이 과정은 먼저 변이 샤페론 라이브러리를 만들고, 헌팅턴병 모델 효모를 통해 독성을 억제하는 변이를 선별하는 과정을 보여줍니다. 이 과정에서 독성이 줄어든 효모 세포만 선택되며, 최종적으로 PEX19-FV가 개발되었습니다.

다양한 헌팅턴병 모델에서의 PEX19-FV 효과

PEX19-FV는 다양한 실험에서 헌팅틴 단백질 응집을 효과적으로 차단하며 신경세포 손상을 줄이는 데 성공했습니다. 정제 단백질, 세포 실험, 동물 모델(초파리와 생쥐)에서도 뛰어난 치료 효과가 관찰되었습니다.

▲ 다양한 헌팅턴병 모델에서 변이 샤페론의 효과

 

이미지 설명: PEX19-FV는 헌팅틴 응집체를 분리해 정상적인 단백질 상태로 유지시킵니다. 초파리 모델에서는 운동 능력이 크게 개선되었고, 생쥐에서는 신경세포의 건강이 유지되었습니다.

변이 샤페론의 메커니즘

PEX19-FV는 헌팅틴 단백질의 특정 영역(N17 도메인)과 결합하여 응집체 형성을 차단합니다. 이 과정은 독성 응집체가 신경세포를 손상시키는 것을 방지하며, 정상적인 단백질이 유지되도록 돕습니다.

▲ 변이 샤페론의 작용 메커니즘

 

이미지 설명: 헌팅틴 단백질의 독성을 차단하는 PEX19-FV의 작동 원리를 보여줍니다. N17 도메인과 결합한 변이 샤페론이 독성 응집체 형성을 막아 신경세포를 보호합니다.

연구의 의의와 향후 전망

IBS 연구진의 성과는 단백질 공학이 헌팅턴병을 포함한 다양한 신경질환 치료에서 혁신적인 해결책이 될 수 있음을 보여줍니다. 앞으로도 이 기술은 더 많은 질환의 치료에 기여할 가능성이 높습니다.

▲ PEX19-FV 연구 결과 요약

 

이미지 설명: 연구의 전체 과정을 요약한 이미지로, 단백질 공학을 활용해 헌팅턴병 모델에서 독성 억제와 치료 효과를 입증한 결과를 시각적으로 정리하고 있습니다.