일부 단백질은 태어날 때 '소울메이트'를 찾는다

UNIGE와 바이츠만 연구소의 연구에 따르면 특정 단백질은 합성되자마자 어떻게 조립되어 안정성과 효율성을 보장하는지가 밝혀졌습니다.

세포 기능의 기둥인 단백질은 종종 기능을 수행하기 위해 "복합체"로 조립됩니다. 제네바 대학교(UNIGE)와 바이츠만 연구소가 테크니온과 협력하여 수행한 연구에서는 이러한 조립이 종종 단백질 합성 또는 "탄생" 과정에서 시작되는 이유를 밝힙니다. 이러한 초기 상호작용에는 안정성이 결합에 따라 달라지는 단백질이 포함됩니다. 이들은 각 파트너가 서로를 지원하는 커플에 비유할 수 있습니다. 이 모델은 신경 퇴행성 질환 및 특정 암을 포함한 병리와 관련이 있는 조립 오류를 이해하고 수정하기 위한 새로운 전략의 길을 열어줍니다. 이러한 연구 결과는 저널 Cell에 게재되었습니다.

단백질은 아미노산 사슬로 구성된 큰 분자입니다. 이들은 메신저 RNA에 포함된 지시를 읽는 세포 ''기계''인 리보솜에 의해 생성됩니다. 단백질이 형성되면 아미노산 간의 상호 작용으로 인해 사슬이 자체로 접히고 특정 구조를 채택하게 됩니다. 일부 단백질은 독립적으로 기능하지만, 많은 단백질은 특정 파트너와 함께 복합체를 구성하여 역할을 수행해야 합니다.

이러한 복합체의 형성은 섬세한 과정입니다. 단백질이 파트너를 찾지 못하거나 잘못 접히면 세포 기능 장애와 알츠하이머병이나 특정 암과 같은 병리로 이어질 수 있습니다. 아주 최근까지 과학자들은 단백질이 완전히 합성된 후에만 복합체를 형성한다고 믿었습니다(번역 후 조립). 그러나 최근 연구에 따르면 신생 단백질 간의 조립(공동 번역 조립)이 널리 퍼져 있습니다. 이 연구에서는 수천 개의 관련 단백질을 식별했지만 형성된 특정 단백질 쌍이나 이 초기 인식의 근간이 되는 분자적 특징을 결정하지 못했습니다.

수천 개의 단백질 구조 분석

UNIGE 과학부 분자 및 세포 생물학과의 정교수인 Emmanuel Levy(이전에는 Weizmann 연구소 교수)가 이끄는 그룹은 Technion의 교수인 Ayala Shiber의 그룹과 협력하여 단백질 자체 조직화를 지배하는 기본 원리에 집중합니다. 다시 말해, 이 과학자들은 단백질 조립의 일반 규칙을 식별하는 것을 목표로 합니다. 이 연구를 위해 팀은 공동 번역 조립에 관련된 단백질 목록을 분석했습니다. 번역 후 조립되는 단백질의 구조와 구조를 비교함으로써 이 두 메커니즘 간의 근본적인 차이점을 확립할 수 있었습니다.

"저희의 생물정보학 분석에 따르면, 아직 합성 중이면서도 파트너와 상호작용하는 단백질은 분리될 때 불안정해지는 경향이 있습니다. 이러한 단백질은 파트너에 의존하며 파트너를 찾지 못하면 잘못된 모양을 취하고 분해됩니다." 바이츠만 연구소의 연구원이자 이 연구의 공동 1저자인 사우라브 말릭이 설명합니다.

예측 모델

"이 접근 방식을 사용하여 우리는 실험적으로 결정된 구조와 인공 지능 소프트웨어 AlphaFold가 예측한 구조를 모두 사용하여 방대한 구조적 데이터 코퍼스를 기반으로 한 모델을 개발했습니다. 우리 모델은 복합체의 구조적 특성을 활용하여 공동 또는 번역 후에 연관되는지 예측했습니다." 연구의 공동 1저자인 요하네스 베네지안과 아르세니 로보프가 덧붙였습니다. 과학자들은 특히 이러한 단백질에서 결합 부위가 일찍 노출되어 리보솜에서 나온 직후 파트너와 상호 작용할 수 있다는 것을 발견했습니다.

이러한 예측은 여러 단백질에 초점을 맞춘 실험 데이터를 사용하여 검증되었습니다. "이러한 발견은 세포 내 단백질 조립을 더 잘 이해하는 길을 열어 주고 단백질 구조가 단백질 합성 조절에 미치는 글로벌 영향을 강조합니다."라고 Emmanuel Levy는 말합니다. 신경 퇴행성 질환 및 특정 암을 포함한 많은 질병은 잘못 접힌 단백질이나 결함이 있는 복합체와 관련이 있습니다. 공동 번역 조립의 규칙을 이해함으로써 과학자들은 이러한 오류를 예방하고 이를 교정하기 위한 새로운 치료적 접근 방식을 설계하는 전략을 개발할 수 있습니다.


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250127124447.htm

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