“비 표지방식에 의한 단백질 활성의 고감도 측정기술 개발”
KAIST 김 학성 교수, 독일화학誌 (Angewandte Chemie)에 발표

- 나노입자와 이차 이온 질량 분석방법을 이용한 단백질 활성의 정성 및 정량분석 기술 개발
- 세포 내에서 단백질 수식(Post-translational modification) 및 신호전달 연구와 신약 후보 물질의 스크리닝 등 생명공학 분야에서 광범위하게 활용될 수 있는 기반 기술


KAIST 생명과학과 김학성 (金學成, 교수) / 김영필 (金英必, 박사과정) 연구팀은 한국표준과학연구원 나노바이오융합연구단 이태걸 박사팀과 공동연구를 통하여 “이차이온 질량분석기를 이용한 단백질 활성 분석방법“이란 제목으로 관련분야의 권위 있는 학술지인 Angewandte Chemie 誌 8월 1일자로 인터넷판에 발표하였다.

생체 내에서 단백질의 수식 (post-translational modification) 에 관련된 다양한 단백질 및 효소는 세포내 신호전달에 핵심적인 역할을 담당하고 있으며 세포의 분열, 성장, 사멸과정을 정교하게 조절하고 있다. 예를 들어, 단백질 키나제 (protein kinase) 는 단백질의 특정아미노산을 인산화 시켜 세포 내 다양한 신호전달 및 질병 메카니즘과 밀접하게 연관되어 있다. 따라서, 이러한 단백질의 수식에 관련된 단백질의 활성을 고감도로 정확하게 측정할 수 있는 방법은 세포내 신호전달 기작은 물론 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있다.

金 교수팀은 단백질 키나제(protein kinase)를 대상으로 금 나노입자 (gold nanoparticle)와 이차이온 질량분석기 (secondary ion mass spectrometry)를 활용하여 고감도로 정확하게 단백질의 활성을 측정하고 동시에 단백질 저해제를 분석할 수 있는 방법을 개발하였다. 다양한 칩 표면에 금나노입자를 부착하고 생체물질을 결합한 후 이온 빔을 조사하게 되면 생체물질의 질량신호를 얻을 수가 있는데 단백질 키나아제의 기질로서 사용되는 펩타이드의 질량신호가 금 나노입자에 의해 수 십배 증폭되는 점에 착안하여 단백질 키나아제의 활성을 고감도로 정확하게 측정하는 방법을 개발하였다. 개발된 측정기술은 다른 측정방법에 비해 표면 감도가 매우 우수하여 단위면적당 (mm2) 수십 펨토몰 (fmol) 수준의 생체물질을 검출할 수 있다.

金 교수팀이 개발한 기술은 단백질 키나아제 이외에도 포스포타제 (phosphotase), 프로티아제 (protease), 아세틸라아제 (acetylase), 메틸전이효소 (methyltransferase) 등을 포함한 단백질 수식에 관련된 다양한 단백질 및 효소의 활성을 고감도로 측정하거나 빠르게 스크리닝할 수 있기 때문에 생명과학 및 생명공학 분야에 다양하게 활용할 수 있다. 또한, 다양한 단백질 활성 저해제 (inhibitor)를 손쉽게 탐색할 수 있어 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

상기 기술은 현재 국내특허 등록을 완료하였고 미국특허 출원 중이다.