KAIST 임미희 교수 연구팀…공기 중 산소 이용 원리 분자적 수준 제안

[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 화학과 임미희 교수 연구팀이 공기 중의 산소를 이용해 알츠하이머 유발에 관여하는 단백질의 독성을 개선할 수 있는 화학적 도구를 설계하는 데 성공했다.

연구팀에 따르면 전이 금속 가운데 구리 이온은 항산화 작용과 신경 전달 물질 생성 등 신체에 필수적인 생리적 기능에 관여한다.

건강한 사람의 뇌와 달리 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌 질환 환자의 뇌에서는 이러한 구리 이온의 항상성이 완전히 무너져 있다고 알려져 있다.

알츠하이머 발병에 밀접하게 관계가 있다고 알려진 아밀로이드 베타 펩타이드는 구리 이온과 강하게 결합할 수 있다.

구리 이온은 아밀로이드 베타의 응집을 촉진할 뿐만 아니라, 활성 산소를 과다하게 생성해 신경 독성을 일으킨다.

따라서 구리-아밀로이드 베타 복합체를 표적하고, 그 배위 결합을 효과적으로 막을 수 있는 화학적 접근 기법이 최근 주목받고 있다.

연구팀은 알츠하이머 발병 원리에 직간접적으로 관여하는 구리 이온이 공기 중 산소와 반응할 수 있다는 점을 이용했다.

구리-아밀로이드 베타 복합체와 상호 작용할 수 있도록 화합물을 합리적으로 설계하고, 해당 분자가 산소가 존재하는 환경에서 구리 배위권에 위치한 특정 아미노산에 결합·산화에 따른 이중 변형을 일으킨 것을 확인했다.

연구팀은 연구팀이 개발한 배위권 이중 변형 기법에 따라 구리-아밀로이드 베타의 응집 과정과 섬유 형성 정도가 확연히 달라짐을 확인했다.

이 기법으로 구리 이온의 병리학적 특성 가운데 하나인 활성 산소 생성 정도 역시 두드러지게 개선된 것을 관찰했다.

기존의 기법과 비교했을 때 구리-아밀로이드 베타 복합체에 의한 세포 독성을 더욱 효과적으로 회복시키는 것으로 나타났다.

이번 연구는 산소의 유무, 전이 금속의 종류, 산화 활성 금속의 산화수, 아밀로이드성 단백질의 종류 등 다양한 변수를 통제해 해당 화합물이 아밀로이드 베타의 구리 배위권을 어떻게 변형시켰는지 작용 원리를 분자적 수준에서 제안했다는 의의가 있다.

한지연 박사 과정이 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지인 미국 국립 과학원 회보(PNAS)에 2월 27일 자로 게재됐다.

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