단백질 덩어리 효소 나노 기계 처럼 작동한다

우리 몸의 생화학 반응을 조율하는 효소가 실제로는 유전자가 설계한 나노 기계처럼 작동한다는 사실이 입증됐다

효소의 점성과 탄성 점탄성이 떨어지면 화학적 활성도 줄어드는 것으로 나타났다

울산과학기술원은 츠비 틀루스티 물리학과 특훈교수팀이 효소 내부의 점탄성이 효소의 생물학적 기능에 결정적인 역할을 한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다고 31일 밝혔다

효소는 음식물을 소화시키고 에너지를 만든다

DNA를 복사하고 노폐물을 처리하는 화학 과정을 활성화하는 생체 단백질이다

이번 연구에선 효소의 기계적 특성인 점탄성이 망가지면 효소의 화학적 기능인 활성도 크게 떨어지는 사실이 확인됐다

기계의 완충 장치가 망가지면 기계가 고장 나듯 효소도 스프링과 같은 즉각적이고 유연한 복원력인 점탄성이 망가지면 본래 기능을 잃는 것이다

연구팀은 첨단 측정 기술을 통해 효소에서 기계의 완충 장치와 같은 역할을 하는 고변형 영역을 찾아낸 뒤 아미노산 1개를 바꿔 돌연변이를 만드는 실험으로 이 같은 사실을 밝혀냈다

실험 결과 아미노산을 단 1개만 바꾸는 돌연변이로도 효소의 활성이 50% 이상 감소했다

돌연변이가 일으킨 효소의 3차원 구조 변화를 예측하는 데는 단백질 구조 예측 인공지능인 알파폴드가 쓰였다

실제 구조 변화가 더 클수록 효소 활성이 더 많이 떨어지는 것으로 분석됐다

효소 구조의 기계적 성능과 생화학적 기능이 정교하게 연결돼 있다는 점을 뒷받침한다는 설명이다

연구를 주도한 틀루스티 교수는 효소를 단순한 화학 반응 도구가 아니라 유전자가 정교하게 설계한 소프트 나노 기계로 바라봐야 한다며

이번 연구는 기계적 특성이 생명의 정밀성과 효율성을 끌어낸 진화의 원동력이라는 사실을 보여준다고 설명했다

DNA를 복사하고 노폐물을 처리하는 화학 과정을 활성화하는 생체 단백질이다

이번 연구에선 효소의 기계적 특성인 점탄성이 망가지면 효소의 화학적 기능인 활성도 크게 떨어지는 사실이 확인됐다

기계의 완충 장치가 망가지면 기계가 고장 나듯 효소도 스프링과 같은 즉각적이고 유연한 복원력인 점탄성이 망가지면 본래 기능을 잃는 것이다

연구팀은 첨단 측정 기술을 통해 효소에서 기계의 완충 장치와 같은 역할을 하는

고변형 영역을 찾아낸 뒤 아미노산 1개를 바꿔 돌연변이를 만드는 실험으로 이 같은 사실을 밝혀냈다

연구 결과는 국제학술지 네이처 피직스에 28일 게재됐다