KPI뉴스 - "단백질 덩어리 효소, 알고보니 나노 기계처럼 작동"

  • 맑음밀양30.8℃
  • 맑음산청29.2℃
  • 맑음합천31.7℃
  • 맑음보은27.8℃
  • 맑음홍성26.6℃
  • 맑음군산25.2℃
  • 맑음강릉28.1℃
  • 맑음순창군29.9℃
  • 맑음강화21.7℃
  • 맑음고창군25.5℃
  • 맑음부안23.5℃
  • 맑음철원26.5℃
  • 맑음봉화28.7℃
  • 맑음충주28.7℃
  • 맑음진도군25.7℃
  • 맑음북창원29.3℃
  • 맑음여수25.0℃
  • 맑음서청주27.9℃
  • 맑음서울27.1℃
  • 맑음북춘천29.0℃
  • 구름많음청송군30.9℃
  • 맑음영천31.2℃
  • 맑음흑산도22.8℃
  • 맑음수원25.7℃
  • 구름많음백령도20.9℃
  • 맑음보령23.7℃
  • 맑음금산28.1℃
  • 맑음부여27.2℃
  • 맑음김해시27.0℃
  • 맑음서귀포24.2℃
  • 구름많음속초24.0℃
  • 맑음남해27.4℃
  • 맑음해남26.9℃
  • 맑음부산24.7℃
  • 맑음진주27.7℃
  • 맑음청주29.1℃
  • 맑음창원28.2℃
  • 맑음순천27.1℃
  • 맑음포항29.8℃
  • 맑음북부산27.3℃
  • 맑음홍천28.8℃
  • 맑음파주25.4℃
  • 맑음인천24.3℃
  • 맑음추풍령28.3℃
  • 맑음동두천25.7℃
  • 맑음울산27.7℃
  • 맑음울진22.2℃
  • 맑음거제25.9℃
  • 맑음강진군28.3℃
  • 구름많음영덕26.7℃
  • 맑음광양시27.8℃
  • 맑음목포24.6℃
  • 맑음고산21.1℃
  • 구름많음인제27.5℃
  • 맑음북강릉25.8℃
  • 맑음정읍26.9℃
  • 맑음광주28.5℃
  • 맑음남원30.8℃
  • 맑음고창24.9℃
  • 구름많음영주27.8℃
  • 맑음영광군24.2℃
  • 구름많음울릉도23.1℃
  • 맑음동해23.6℃
  • 맑음상주30.2℃
  • 맑음의령군30.1℃
  • 맑음고흥27.0℃
  • 맑음경주시30.4℃
  • 맑음임실27.8℃
  • 맑음완도27.6℃
  • 맑음보성군27.5℃
  • 맑음춘천29.0℃
  • 맑음대전29.0℃
  • 맑음대관령24.7℃
  • 맑음전주27.1℃
  • 맑음천안27.1℃
  • 맑음서산26.1℃
  • 맑음양산시28.2℃
  • 맑음대구33.1℃
  • 맑음장흥27.6℃
  • 맑음함양군32.3℃
  • 맑음거창30.7℃
  • 맑음문경28.9℃
  • 맑음안동30.3℃
  • 맑음통영23.3℃
  • 맑음의성31.2℃
  • 맑음제주24.0℃
  • 맑음성산24.4℃
  • 맑음영월28.3℃
  • 맑음제천26.9℃
  • 맑음장수27.4℃
  • 맑음원주28.6℃
  • 맑음정선군28.2℃
  • 맑음세종27.6℃
  • 맑음이천28.0℃
  • 맑음구미32.3℃
  • 맑음태백25.6℃
  • 맑음양평28.1℃

"단백질 덩어리 효소, 알고보니 나노 기계처럼 작동"

최재호 기자
기사승인 : 2025-03-31 09:04:43
UNIST·이스라엘 와이즈만 연구소, 효소의 기계적 작동원리 규명
'점탄성' 떨어지면 효소 화학적 활성도 줄어…국제학술에 게재

우리 몸의 생화학 반응을 조율하는 효소가 실제로는 유전자가 설계한 나노 기계처럼 작동한다는 사실이 울산과학기술원 연구팀에 의해 입증됐다. 이번 연구 결과는 물리학 최고 권위지 '네이처 피직스'(Nature Physics)에 28일(현지시각) 공개됐다.

 

▲ 츠비 틀루스티 울산과기원 특훈교수

 

UNIST(울산과기원)는 물리학과 츠비 틀루스티(Tsvi Tlusty) 특훈교수팀이 효소 내부의 점탄성이 효소의 생물학적 기능에 결정적인 역할을 한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다고 31일 밝혔다.

 

효소는 음식물을 소화시키고, 에너지를 만들며, DNA를 복사하고, 노폐물을 처리하는 화학 과정을 활성화하는 생체 단백질이다.


연구결과에 따르면, 이 효소의 기계적 특성인 점탄성이 망가지면 효소의 화학적 기능인 활성도 크게 떨어졌다. '쇼크 옵서버'(Shock absorber)같은 기계의 완충 장치가 망가지면 기계가 고장 나듯, 효소도 스프링과 같은 즉각적이고 유연한 복원력인 점탄성이 망가지면 본래 기능을 잃는 것이다.

 

연구팀은 첨단 측정 기술을 통해 효소에서 기계의 쇼크 옵서버와 같은 역할을 하는 고변형(high strain) 영역을 찾아낸 뒤, 해당 영역의 아미노산 1개를 바꿔 돌연변이를 만드는 실험으로 이 같은 사실을 밝혀냈다.


이 실험 결과, 아미노산 단 1개만 바꾸는 돌연변이로도 효소의 활성이 50% 이상 감소했다. 실험에 사용한 구아닐레이트 인산화효소는 총 207의 아미노산으로 이뤄져 있다.

 

돌연변이가 일으킨 효소의 3차원 구조 변화를 예측하는 데는 단백질 구조 예측 인공지능인 알파폴드(AlphaFold)가 쓰였다. 실제 구조 변화가 더 클수록, 효소 활성이 더 많이 떨어지는 것으로 분석됐다. 이는 효소 구조의 기계적 성능과 생화학적 기능이 정교하게 연결돼 있다는 점을 뒷받침하는 결과다.


연구를 주도한 츠비 틀루스티 교수는 "우리는 이제 효소를 단순한 화학 반응 도구가 아니라, 유전자가 정교하게 설계한 소프트 나노 기계으로 바라봐야 한다"며 "이번 연구는 기계적 특성이 생명의 정밀성과 효율성을 끌어낸 진화의 원동력이라는 사실을 보여준다"고 설명했다.


이번 연구는 이스라엘 와이즈만 연구소(Weizmann Institute of Science)의 일라이셔 모지스(Elisha Moses ) 박사팀과 함께 했다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단, 기초과학연구원(IBS), 이스라엘 과학재단(Israel Science Foundation)의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

▲ 기계의 관절과 같은 역할을 하는 고변형 영역을 실험적으로 알아낸 분석법

[이스라엘 와이즈만연구소 제공]

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]