단백질도 DNA처럼 '편집'…10분 만에 세포 개조 기술 나왔다

살아있는 세포 내 단백질을 10분 만에 정밀하게 변형하는 '단백질 편집' 기술이 개발됐다. DNA 편집처럼 '자르고 붙이는' 방식으로, 단백질 공학의 새로운 지평을 열었다는 평가다.

중국 바이오 전문매체 바이오온은 16일 국제 학술지 '사이언스(Science)'를 인용해 미국 프린스턴대학교 톰 뮤어 교수 연구팀과 펜실베이니아대학교 조지 버슬렘 교수 연구팀이 각각 관련 연구 결과를 게재했다고 보도했다. 프린스턴대 연구에는 이화 연구원이 제1저자로 참여했다.

기존 단백질 공학 기술은 단백질의 양 끝단을 수정하는 데는 용이했지만, 접혀있는 단백질의 핵심 내부를 바꾸는 데는 한계가 있었다. 단백질을 여러 조각으로 분해한 뒤 다시 연결해야 해 과정이 복잡하고 효율이 매우 낮았다.

연구팀들은 '대칭 분열 인테인(symmetric split intein)'이라는 효소를 이용해 이 문제를 해결했다. 이 효소는 분자 수준의 '가위'와 '바늘' 역할을 한다. 특정 단백질 서열을 정확히 잘라낸 뒤, 원하는 기능을 가진 합성 펩타이드를 그 자리에 붙여넣는 방식이다.

이 '단백질 재배열' 기술은 단 한 번의 반응으로 모든 과정이 끝난다. 단백질을 풀어헤칠 필요 없이 자연적인 접힘 상태를 유지한 채 내부 서열을 교체할 수 있어 효율과 범용성이 높다. 반응 시간도 10분 내외로 매우 짧다.

이번 기술 개발로 단백질의 동적 구조 변화를 실시간으로 관찰하거나, 암·신경퇴행성 질환과 관련된 특정 단백질의 이상 변형을 정밀하게 연구할 수 있게 됐다. 항체나 사이토카인 등 단백질 의약품 개발에도 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.