November 22,2019

노벨화학상에 레프코비츠, 코빌카

G단백질 비밀 규명해 약물치료 혁신

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미국 듀크대 로버트 J.레프코비츠(Robert J. Lefkowitz) 교수와 미국 스탠퍼드 의과대 브라이언 K.코빌카(Brian K. Kobilka) 교수가 올해 노벨화학상 수상자로 선정됐다. 코빌카 교수는 레프코위츠 교수의 제자다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 10일 “세포막에 존재하는 G단백질 연결 수용체(GPCR)의 작동 원리를 밝혀낸 두 사람의 업적이 그동안 몰랐던 인체 지식을 넓혔으며, 질병 치료에 있어서도 큰 기여를 했다”고 설명했다.

G단백질은 단백질의 한 종류로 세포 바깥에서 발생한 화학적 신호를 내부로 전달하는 역할을 맡고 있다. 세포 내부에 위치한 G단백질은 ‘G단백질 결합 수용체(GPCR)’가 활성화시킨다. 신호분자들이 세포밖에 위치한 GPCR에 신호를 전달하면 G단백질은 그 신호에 따라 움직이다.

짧은 X선으로 G단백질 비밀 밝혀내

심장박동 시 그 과정을 살펴보면 G단백질 연결수용체(GPCR)가 조절 신호와 결합해 실제 심장박동을 조절하게 되고, 뇌와 심장, 폐 등의 세포막에 존재하는 G단백질은 이 생체신호를 내부로 전달하는 역할을 맡게 된다.

▲ 노벨위원회는 10일 미국 듀크대 로버트 J.레프코비츠(Robert J. Lefkowitz) 교수와 미국 스탠퍼드 의과대 브라이언 K.코빌카(Brian K. Kobilka) 교수를 올해 노벨화학상 수상자로 선정했다. 사진은 노벨위원회 홈페이지


사람이 빛, 맛, 냄새 등을 감지하고 아드레날린, 도파민, 세로토닌 등 신경 전달 물질과 호르몬 등 다양한 신호에 우리 몸이 반응하는 것도 G단백질 연결수용체가 보내는 다양한 신호를 통해 G단백질의 세포 간 상호작용을 가능하게 하기 때문이다.

그러나 호르몬 등의 물질은 크기가 너무 커 세포 안쪽으로 들어갈 수 없다는 점 때문에 G단백질과 어떤 과정을 통해 상호작용을 하고 있는지 미스테리로 남아 있었다. 그리고 지난 수십년 간 많은 학자들이 이 과정을 밝혀내는 연구를 진행해왔다.

수상자 레프코위츠 교수는 지난 1968년부터 ‘X레이 회절결정법’을 통해 G단백질의 작동원리를 밝혀내려고 노력해왔다. ‘X레이 회절결정법’이란 파장이 아주 짧은 X레이를 세포에 쏘아 반사 또는 굴절되는 모습을 통해 세포 내부를 관찰하는 방식이다.

그리고 40년이 지난 2007년 제자인 코빌카와 함께 비밀을 밝혀냈다. 세포막 내부와 외부를 연결하는 G단백질의 양쪽 끝이 다른 구조를 갖고 있다는 것. 물질이 G단백질의 바깥쪽 부분에 닿으면 세포 안쪽에 있는 반대쪽 부분이 변형되면서 세포 내부의 변화를 일으킨다는 사실을 밝혀냈다.

레프코위치 연구진에 한국인 박사부부 참여

G단백질 연결수용체(GPCR)는 현재 병원에서 진행되고 있는 약물치료 과정과 밀접히 연계돼 있다. 전체 약물 치료 약의 절반 정도가 이 G단백질 연결수용체에 의해 이뤄지고 있는 것으로 알려져 있으며, 이 두 사람의 연구결과가 신약개발에 큰 도움을 줄 것으로 예상하고 있다.

레프코위츠 교수는 스웨덴 라디오와 가진 인터뷰에서 노벨상 수상에 대해 매우 기뻐하며, 이번 수상이 오랜 기간 동안 G단백질 연구해온 많은 연구자들에게 큰 힘을 보탤 수 있을 것이라고 말했다.

코빌카 교수는 “많은 사람이 내가 이룬 것에 기여했기 때문에 이 영예를 혼자 얻게 돼 당황스럽다”며 “전 세계 연구자들과 공동으로 노력을 해서 이룬 것인 만큼 이번 수상은 그들의 업적도 함께 인정받은 것으로 생각하고 싶다”고 덧붙였다.

한편 레프코위츠 교수 연구진에는 한국인인 듀크대 안승걸(44) 교수와 안 교수의 부인 김지희(44) 박사가 포함된 것으로 알려졌다. 안 교수는 서울대 분자생물학과(옛 동물학과) 87학번으로 1997년부터 15년간 스승인 레프코위츠 교수와 호흡을 맞춰왔다.

박사 후 과정을 거쳐 한국의 연구교수 격인 주니어 패컬티(Junior Faculty)로 재직 중이다. 안 교수의 아내인 김지희 박사는 이화여대 생물교육학과 87학번으로 서울대 분자생물학과에서 석· 박사 학위를 받고 미국으로 건너와 레프코위츠 교수 밑에서 시니어 스탭으로 활동하고 있다.

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