고려대학교는 생명과학부 송현규 교수가 이끄는 융합분해생물학연구소 연구팀이 식물 기관의 크기를 조절하는 빅브라더 슬롯 꽁 머니질이 PRT1 효소에 의해 분해되는 원리를 세계 최초로 규명했다고 1일 밝혔다. 이번 성과는 생명과학 분야의 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 15.7) 온라인판에 8월 21일 게재됐다.
세포는 필요한 슬롯 꽁 머니질을 만들고 불필요해진 슬롯 꽁 머니질은 제거하면서 생명 활동을 유지한다. 이 과정에서 작은 슬롯 꽁 머니질인 유비퀴틴이 제거 표식 역할을 하며, E3 유비퀴틴 리가아제가 어떤 슬롯 꽁 머니질을 제거할지 결정한다. 연구팀은 PRT1 효소가 식물의 빅브라더 슬롯 꽁 머니질을 인식해 분해를 유도하는 구체적 원리를 규명했다.
연구팀은 정밀 분석을 통해 PRT1의 ZZ-도메인 구조를 발견하고 빅브라더 슬롯 꽁 머니질과 결합하는 메커니즘을 확인했다. 또한 슬롯 꽁 머니질 전체 구조를 X-선 소각산란법으로 분석해 AI 기반 예측과 실제 구조가 다르다는 사실을 밝혔으며, 두 개의 RING-도메인이 한 분자 안에서 짝을 이루며 효소 활성이 달라지는 새로운 방식을 제시했다. 이는 식물 기관 크기를 조절하는 슬롯 꽁 머니질 분해 원리를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다는 평가다.
아울러 연구팀은 오스트리아 연구진과 국제공동연구를 통해 UBR4 슬롯 꽁 머니질의 구조를 규명하고, 식물과 인간이 서로 다른 방식으로 슬롯 꽁 머니질을 인식한다는 사실도 입증했다. 이 성과는 국제 학술지 사이언스(Science, IF 45.8) 온라인판에 8월 28일 게재됐다. 연구 결과에 따르면 식물의 UBR4는 자체적으로 ZZ-도메인을 활용해 슬롯 꽁 머니질 분해 과정을 유도하지만, 인간의 UBR4는 ZZ-도메인이 없어 보조 슬롯 꽁 머니질의 도움이 필요하다. 이를 통해 종마다 슬롯 꽁 머니질 분해 시스템이 다르게 진화했음을 확인했다.
송현규 교수는 “이번 연구는 단백질이 어떻게 선택적으로 인식되는지, 또 RING 도메인이 짝을 이루며 활성화되는 과정을 규명한 것”이라며 “생명현상의 근본 원리를 밝힘과 동시에 분해생물학 연구의 새로운 토대를 마련했다”고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자사업 및 바이오의료기술사업의 지원을 받아 수행됐다.