| 저장(浙江)대학, 세포분열의 ‘동력 원천’ 규명 | ||
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 중국 저장대학 생명과학연구원의 예성(葉升) 연구진이 세포분열단백질 FtsZ가 형성하는 원섬유(protofilament)의 3차원 구조를 분석하여 세포분열의 동력 원천을 규명함으로써 광역 항생물질(broad-spectrum antibiotic)의 연구개발을 위해 기반을 마련하였다. 관련된 연구논문은 2013년 7월 26일자 《Science》지에 게재되었다. 세포가 분열할 때 모세포의 중간에 한층의 격막(septum)이 생성되는데, 과학자들이 60여년 전에 이 격막을 형성하는 핵심 단백질 FtsZ를 발견하였다. 그후 1991년에 세포 분열 시 FtsZ 단백질이 서로 연결되어 원섬유를 형성하고, 이들 원섬유가 다시 연결되어 세포를 둘러싸는 Z 모양의 환형 구조를 형성함을 발견하였다. 그렇다면 Z 모양의 환형 구조를 형성하는 수축력은 어디에서 오는 것일까? 환형 구조는 주로 FtsZ 단백질이 GTP(guanosine triphosphate)와 결합해 형성한 원섬유로 구성되는데, 세포 분열 시 GTP가 GDP(guanosine diphosphate) 로 분해되면서 화학적 에너지를 방출한다. FtsZ 단백질이 GTP의 가스분해 과정에 생성되는 화학적 에너지를 역학적 에너지로 전환시킨다는 연구결과가 있지만, 이런 전환이 구체적으로 어떻게 실현되는지에 대해서는 아직 규명된 바 없다. 예성(葉升) 연구진이 결핵균(mycobacterium tuberculosis)의 FtsZ 유전자를 복제한 후 X-ray를 이용해 서로 다른 각도의 FtsZ 단백질 사진 100여장을 획득하였다. 그 후 컴퓨터 분석을 통해 FtsZ 단백질의 3차원 구조도를 구축하는데 성공함으로써 GTP 가스분해 후 FtsZ 원섬유에 50° 각도의 굽힘 현상이 발생함을 최초로 확인하였다. GTP가 GDP로 가스분해 되면서 GTP의 γ-인산기와 β-인산기 사이의 공유결합(covalent bond)이 단열(fracture)되는데, 양자 모두 음전하를 휴대하기 때문에 거대한 배척력이 생긴다. 바로 이 배척력이 FtsZ 단백질의 구조변화를 일으킴으로써 서로 인접한 2개의 FtsZ 소단위(subunit)가 한 지탱점을 중심으로 굽힘 현상이 발생하게 하며, 궁극적으로 Z모양의 환형 구조를 형성하게 된다. 이번 연구는 광역 항생약물의 개발을 위해 직접적인 구조정보를 제공하였다는데 의미가 크다는 높은 평가를 받았다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2013/8/276047.shtm |
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