새로운 방법은 고대 인간 유해의 단백질에 접근하는 열쇠를 제공합니다.

옥스퍼드 대학교 너필드 의과대학 연구진이 개발한 새로운 방법이 고대 연조직 단백질에 담긴 방대한 생물학적 정보의 비밀을 곧 풀어낼 수 있을 것으로 기대됩니다. 고생물학 연구의 새로운 시대를 열 것으로 기대되는 이 연구 결과는 오늘(5월 28일) PLOS ONE 에 게재되었습니다.

뇌와 근육, 위, 피부에 이르기까지, 보존된 연조직은 과거와 개인의 삶에 대한 독특한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 하지만 지금까지 과학계에서는 이러한 귀중한 정보에 접근하기가 어려웠습니다. 새로운 연구에서 옥스퍼드 대학교 대학원 연구원 알렉산드라 모튼-헤이워드가 이끄는 연구팀은 고대 연조직에서 단백질을 추출하고 식별하는 최초의 강력한 방법을 개발하고, 고고학적 인간 뇌 샘플에서도 그 효능을 입증했습니다.

"지금까지 고대 단백질 연구는 주로 뼈나 치아와 같은 광물화된 조직에 국한되어 왔습니다."라고 모튼-헤이워드는 말합니다. "하지만 훨씬 더 풍부한 생물학적 정보원인 내장은 분석에 대한 확립된 프로토콜이 존재하지 않았기 때문에 '블랙박스'로 남아 있었습니다. 하지만 우리의 방법은 이러한 상황을 바꿔놓았습니다."

핵심 과제는 세포막을 파괴하여 단백질을 유리시키는 효과적인 방법을 찾는 것이었습니다. 빅토리아 시대 구빈원 묘지에서 발굴된 200년 된 인간 뇌 샘플에 열 가지 전략을 시험한 결과, 연구팀은 소변의 주요 성분인 요소가 세포를 성공적으로 파괴하여 그 안의 단백질을 유리시킨다는 것을 발견했습니다.

추출 후, 단백질은 액체 크로마토그래피로 분리하고, 질량 분석법(단백질의 질량과 전하를 기준으로 단백질을 분리하는 분석 기술)을 사용하여 식별합니다. 연구팀은 액체 크로마토그래피-질량 분석 단계를 고자기장 비대칭 파형 이온 이동도 분석법(전기장에서 이온이 이동하는 방식을 기준으로 이온을 분리하는 방법)과 결합함으로써 식별되는 단백질의 수를 최대 40%까지 증가시킬 수 있음을 발견했습니다. 따라서 이 기술은 분해되었거나 매우 복잡한 혼합물을 포함하여 분석하기 어려운 시료에서 단백질을 회수하는 강력한 접근법입니다.

모튼-헤이워드는 이렇게 덧붙였습니다. "결국 분리가 핵심입니다. 추가적인 단계를 거치면 관심 분자를 ​​더 확실하게 식별할 가능성이 높아집니다. 마치 레고 한 통을 쏟아내는 것과 같습니다. 색깔, 모양, 크기 등으로 조각을 구별할 수 있다면, 그 모든 것을 활용하여 의미 있는 무언가를 만들어낼 가능성이 더 높아집니다."

연구팀은 이 복합적인 방법을 사용하여 단 2.5mg의 샘플에서 1,200개가 넘는 고대 단백질을 확인했습니다. 이는 고고학 자료에서 보고된 역대 최대 규모이자 가장 다양한 고단백질체입니다. 연구진은 단백질이 DNA보다 고고학 기록에서 훨씬 더 오랫동안 보존되어, 유전적 설계도를 넘어 개인의 삶의 경험을 알려줄 수 있기 때문에 최근의 먼 과거를 탐색하는 데 이상적인 수단이라고 강조합니다.

옥스퍼드 대학교 의학발견센터(Centre for Medicines Discovery)에서 연구하는 연구팀은 건강한 뇌 기능을 조절하는 다양한 단백질을 발견했는데, 이는 인간 신경계의 분자적 복잡성을 반영하는 동시에 알츠하이머병이나 다발성 경화증과 같은 신경 질환의 잠재적 바이오마커를 발견했습니다. 모튼-헤이워드는 "정신 질환과 정신 건강 장애를 포함한 대부분의 인간 질병은 뼈에 흔적을 남기지 않기 때문에 고고학적 기록에서 사실상 드러나지 않습니다."라고 말하며, "이 새로운 기술은 우리가 이전에는 살펴보지 못했던 인류 역사에 대한 창을 열어줍니다."라고 덧붙였습니다.

인체 단백질의 뼈 발현 비율은 10% 미만인 반면, 내부 장기 발현 비율은 약 75%에 달하기 때문에, 이 기술은 고대 식단, 질병, 환경, 그리고 진화적 관계에 대한 우리의 이해를 크게 확장할 것으로 기대됩니다. 옥스퍼드 대학교 의학발견센터의 선임 저자인 로만 피셔 교수는 "고대 연조직에서 단백질 바이오마커를 추출함으로써, 이 워크플로는 골격을 넘어 병리학적 측면을 탐구할 수 있게 함으로써 과거 인구의 건강을 이해하는 우리의 능력을 혁신할 것입니다."라고 덧붙였습니다.

이 방법은 미라 유해에서 습지 시체, 항체에서 펩타이드 호르몬에 이르기까지 광범위한 고고학적 재료와 환경에 적용할 수 있다는 점에서 이미 관심을 모았습니다.

이 연구에 참여하지 않은 케임브리지 대학교 동물학과 크리스티아나 샤이브 박사는 이렇게 말했습니다. "고대 연조직은 보존 상태가 매우 드물지만, 진화 역사에 관한 매우 중요한 정보를 담고 있을 수 있습니다. 이러한 자료에서 관련 정보를 얻을 수 있는 최적의 방법을 먼저 개발하는 것이 중요하며, 바로 이 연구가 그 역할을 하고 있습니다. 이러한 기초적인 실험 작업은 이 분야가 발전하는 데 매우 중요합니다. 이 연구는 잘 설계되었으며, 이 연구를 통해 확보된 향후 단백질 데이터에서 어떤 결과가 나올지 기대됩니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250528150821.htm