단백질 접힘 공장들의 비밀이 밝혀졌다. : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2025-08-21

단백질 접힘 공장들의 비밀이 밝혀졌다.

(Protein Folding Factories Unveiled)

David F. Coppedge

컨베이어 벨트와 품질관리를 통해, 이러한 동적인 단백질 접힘 센터는 세포 건강을 보장한다.

세포 구조를 관찰하는 세포생물학의 최근 발전(다음의 기사 참조)으로 인해, 세포막 안 세포질에 떠다니는 세포소기관(organelles)들의 경이로운 작동 과정들이 밝혀지고 있다. 이것들은 완전히 새로운 차원의 조직체인 것이 드러났다. 바로 단백질, 지방, 당의 단기 "응축물"로부터 부품 구축을 위한 조립 센터로서 역할을 하고 있었다. 공장에서 노동자들이 즉흥적으로 회의를 하는 것처럼, 작은 방울(droplets) 또는 반점(speckles)이라고 불리는 이 응축물들은 다양한 기능을 하기 위한 필수적 부품들을 하나로 모은다. 이들은 핵 안쪽과 세포질 바깥 모두에서 작동되고 있었다.

이제 바젤 대학(University of Basel) 연구자들은 단백질 "접힘 공장(folding factory)"의 특성을 규명했다. 이 새로운 세포 공장에서 드러나는 지적설계는 당뇨병이나 신경퇴행성 질환처럼, 단백질이 제대로 형성되지 않았을 때 발생하는 질환을 설명할 때 더욱 분명해진다. 실제로 특정 질환은 특정 단백질과 관련이 있었다. 연구자들이 단백질의 기능을 연구하기 시작하면서, 이 단백질 접힘 공장(protein-folding factory)으로 들어가는 새로운 문이 열렸다.

연구자들이 이전에 알려지지 않았던 단백질 "접힘 공장"을 발견했다.(University of Basel, 2025. 8. 11). 연구자들이 "접힘 공장"이라고 부르는 응축체(condensate)는 세포의 소포체(endoplasmic reticulum, ER)에서 발견되었다. 수십 년 전만 해도 세포질에 있는 이 기형적인 막 결합 채널들의 집합은 기능적인 설명이 부족했다. 시간이 흐르면서 연구팀은 이곳이 새롭게 번역된 폴리펩타이드가 "샤페론(chaperones)"의 도움을 받아, 마치 조산사처럼 신생 단백질과 효소의 건강한 전달을 보장하는, 단백질이 접혀지는 장소임을 확인했다. 특수 운반체들이 이들을 받아들이고, 밖으로 운반했다. 그렇다면 이 좁은 통로 안에서는 무슨 일이 벌어지고 있었을까? 연구팀은 발견한 사실에 분명히 놀라고 있었다.

"이 발견은 정말 진정한 게임-체인저(game-changer)이다"라고 힐러는 강조한다. 지금까지 이러한 샤페론 응축체(chaperone condensates)는 전혀 알려지지 않았다. 이들은 단순한 부산물이 아니라, 소포체 내의 중요한 조직 단위이다. 힐러는 "소포체의 개념, 그리고 다른 세포소기관들에 대해서도 다시 생각해 볼 필요가 있을 것이다"라고 말한다. "응축체의 역할을 고려하지 않고는 소포체의 기능을 완전히 설명하고 이해할 수 없다."

그들이 기술하고 있는 샤페론은 PDIA6라고 불린다. PDIA6가 제대로 작동하지 않으면, 간 섬유화, 당뇨병, 인지 장애와 같은 질병이 발생한다. 그들이 PDIA6의 기능을 알아내려고 했을 때, 응축체 속에서 작업 중인 공장의 문이 열렸다.

이러한 응축체는 최적으로 배열된 접힘 장치를 갖춘 컨베이어 벨트처럼 작동한다. 여러 샤페론의 클러스터링(clustering)은 PDIA6에 의해 시작된다. PDIA6 분자는 서로 상호작용하여 응축체를 형성하고, 이 응축체는 다른 샤페론을 끌어들인다. 레더는 "이 응축체에는 샤페론 농도가 높기 때문에 접히지 않았거나 잘못 접힌 단백질이 말 그대로 끌어당겨진다"라고 말한다. "단백질이 제대로 접히면 접힘 공장에서 방출된다." 이러한 응축체는 접힘 효율을 높일 뿐만 아니라, 품질관리 시스템 역할도 한다.

Nature Cell Biology 지에 게재된 그들의 오픈 액세스 논문 "다중 샤페론 응축체는 소포체에서 단백질 접힘을 향상시킨다"에서, 설계를 가리키는 말들은 진화에 대한 언급이 없는 이유를 설명한다. 그들은 아마도 자신들의 연구 결과가 방향도 없고, 목적도 없는, 무작위적 과정에 의해서 우연히 생겨났을 것이라고 말하는 것이 부적절하다고 생각했을 것이다. 이 논문은 2025. 8. 11일에 게재되었다.

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언론 보도에서 사용된 설계를 가리키는 단어들을 살펴보자.

⦁공장.

⦁효율적이고 정확한 단백질 접힘.

⦁세포의 일꾼인 단백질.

⦁단백질은 다양한 기능을 수행한다.

⦁새로 합성되어 펼쳐진 단백질을 올바른 모양으로 안내하는 것은 샤페론이다.

⦁컨베이어 벨트.

⦁최적으로 배치된 접는 기계.

⦁잘못 접히거나 펼쳐진 단백질을 끌어들인다.

⦁필요하면 다른 샤페론의 모집.

⦁컨베이어 벨트에서 제대로 접힌 단백질이 방출된다.