IT와 생명공학에 소셜네트워크 개념을 접목시켜 간질 등 신경질환을 일으키는 치명적인 유전자 이상징후를 밝힌 연구결과가 공개됐다.
김상욱 포스텍 교수(WCU 정보전자융합공학부 생명과학과)와 김진호 박사과정은 소셜네트워크 분석방법을 응용, 신경세포(Neuron)의 신호전달에 중요한 PDZ 단백질의 네트워크 구축모델을 분석하는데 성공했다고 16일 밝혔다.
김 교수팀은 이 같은 분석방법으로 신경전달과 신경세포의 진화과정을 밝혀내고, 세포의 발생과 손상에 영향을 미치는 유전자 이상 여부를 분석할 수 있는 새로운 시스템을 개발했다. 이번 연구는 세계적인 과학저널 공공과학도서관 `유전학지(PLoS Genetics)` 최신호에 발표됐다.
웹상에서 개인과 집단사이에 상호의존적인 관계구조를 의미하는 소셜네트워크 분석방법이 생명공학에 응용되기는 이번이 처음이다.
기존 게놈 유전자 분석(GWAS)은 유전자 이상을 발견하는 유효한 수단이 되기는 하지만 각 유전자 이상과 특정 질병 관련성을 밝히기는 부족했다.
우리 몸속의 세포는 세포속 단백질이 신호를 서로 주고받으며 상호작용한다. 그 중에서도 PDZ 단백질은 신경세포의 신호전달에 중요한 역할을 하는 단백질이다.
연구팀은 이 단백질이 다른 PDZ단백질과 상호작용하는 네트워크(PDZNet)를 구축, 동물 종간 신호전달 회로의 차이와 역할을 규명했다.
특히 PDZNet에 속한 단백질들에 이상이 생기면 간질과 같은 신경질환을 일으키기 쉽다는 것을 밝혀내 정량적인 예측방법을 통해 신경질환에 영향을 미치는 단백질의 변화를 예측할 수 있다는 사실도 발견했다.
이번 연구는 혈우병과 색맹 등 다양한 유전질환의 단백질 서열 수준 연구와 신약 개발에도 큰 도움이 될 것으로 기대됐다.
김상욱 교수는 “생명과학과 정보통신융합기술을 응용한 새로운 질병 관련 유전자 이상 예측방법으로 기존의 게놈 유전자 분석방법과 함께 활용하면 신경질환 관련 유전자의 이상을 보다 정확하게 예측할 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 교육과학기술부 세계수준연구중심대학(WCU) 사업, 미래 기반 기술개발 사업, 시스템바이오다이나믹스 국가핵심연구센터의 지원을 받아 이뤄졌다.
용어설명=PDZ단백질(PDZ domain)
중생대 생물에서 가장 많이 존재하는 단백질 중 하나. 단백질과 단백질 간 상호결합의 역할을 하며, 신경세포의 발생 등에 관여하는 것으로 알려져 있다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
