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뉴스 생명과학
생체회로의 네트워크 구축․신경질환 발생 메커니즘 규명...POSTECH 김상욱 교수팀
Bio통신원(POSTECH)
- 등록2012.02.16
- 조회3656
‘웹상에서 개인 또는 집단 사이에 상호의존적인 관계를 통해 만들어지는 관계 구조’를 의미하는 소셜네트워크*1의 분석방법을 통해 간질 등 신경질환을 일으키는 치명적인 유전자 이상을 예측할 수 있다는 연구결과가 나와 학계의 눈길을 모으고 있다.
POSTECH WCU 정보전자융합공학부․생명과학과 김상욱 교수(42)․박사과정 김진호씨(32) 팀은 소셜네트워크 분석방법을 응용해 신경세포(neuron)의 신호전달에 중요한 PDZ 단백질*2의 네트워크 구축모델을 분석, 신경전달과 신경세포의 진화과정을 규명하고, 세포의 발생과 손상에 영향을 미치는 유전자 이상 여부를 분석할 수 있는 새로운 시스템을 개발했다.
기존의 게놈 유전자 분석(GWAS)은 유전자 이상은 다수 발견할 수 있지만 각 유전자의 이상과 특정 질병의 관련성을 밝혀내기 어려웠다.
우리 몸속의 세포는 세포 속 단백질이 신호를 서로 주고받으며 상호작용하며 기능한다. 특히 그 중에서도 PDZ단백질은 신경세포의 신호전달에 중요한 역할을 하는 단백질로, 연구팀은 이 단백질이 다른 PDZ 단백질과 상호작용하는 네트워크(PDZNet)를 구축해 동물 종간(種間)의 신호전달 회로의 차이와 역할에 대해 규명하는 한편 신경세포의 발생과 손상에 영향을 주는 유전자 이상을 분석할 수 있는 방법론을 제시했다.
특히 이 연구에서는 PDZNet에 속해있는 단백질들에 이상이 있으면 간질과 같은 신경질환을 일으키기 쉽다는 것을 밝혀내, ‘단백질 정량적인 상호작용 예측방법’을 통해 신경질환에 영향을 주는 단백질의 변화를 예측할 수 있다는 사실을 발견했다.
이번 연구는 혈우병, 색맹 등 다양한 유전질환의 단백질 서열 수준 연구와신약 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다.
연구를 주도한 POSTECH 김상욱 교수는 “이번 연구는 생명과학과 정보통신 융합기술을 응용한 새로운 질병 관련 유전자 이상 예측 방법으로 기존의 게놈 유전자 분석 방법과 함께 활용할 경우 신경질환 관련 유전자의 이상이 신경전달 회로 손상에 미치는 영향을 보다 정확하게 규명할 수 있다”고 설명했다.
한편, 이 연구는 교육과학기술부 세계수준연구중심대학(WCU) 사업, 미래기반 기술개발 사업, 시스템바이오다이나믹스 국가핵심연구센터의 지원을 받아 이루어졌으며, 연구결과는 (PLoS Genetics) 최신호를 통해 발표됐다.
1) PDZ단백질 네트워크
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PDZ단백질과 결합하는 단백질과의 상호작용 네트워크
2) PDZ 단백질의 상호작용
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단백질 상호작용에서 정상 단백질의 돌연변이는 단백질간 상호작용의 힘을 떨어뜨리며, 이러한 돌연변이 단백질은 신경세포 발현의 발현과 손상에 영향을 미치게 된다.
Journal Reference:
Rewiring of PDZ Domain-Ligand Interaction Network Contributed to Eukaryotic Evolution.
Kim J , Kim I , Yang J-S , Shin Y-E , Hwang J , et al.
PLoS Genet 8(2): e1002510. doi:10.1371/journal.pgen.1002510
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