국내 연구진, "생명체 네트워크 비밀 풀었다"

[아시아경제 김수진 기자] 국내 연구진이 세포를 구성하는 분자네트워크의 주요 기능을 보존한 최소 핵심구조(커널)을 규명해냈다. 커널에는 진화적, 유전적으로 매우 중요한 조절분자들이 포함돼 있다는 사실도 밝혀져 향후 생명의 기원에 관한 기초연구와 신약 타겟 발굴 등에 큰 파급효과가 있을 것으로 보인다.

22일 교육과학기술부에 따르면 카이스트 조광현 교수 연구팀은 세포 신호 전달 네트워크의 최소 핵심구조인 커널을 밝혀내는 성과를 올렸다. 생명체를 구성하는 다양한 분자들은 거대한 네트워크를 형성하고 있으며, 시스템생물학 발전에 따라 생명현상은 이 분자들의 집단 조절작용으로 이뤄진다는 사실이 점차 드러나고 있다. 특정 기능을 단일 유전자나 단백질이 담당하는 게 아니라 생명체가 하나의 '시스템'으로서 움직이고 있는 것이다.

그러나 생명체 네트워크의 규모가 크고 복잡해 작동 원리를 이해하는 데는 한계가 따른다. 세포 정보처리를 위해 진화한 인간세포 신호전달 네트워크는 현재까지 약 2000여개의 단백질과 8000여가지의 상호작용으로 이뤄졌다고 알려졌으며 미확인된 부분까지 고려하면 실제로는 더욱 복잡하다.

이번 연구는 복잡한 네트워크의 기능을 그대로 갖고 있는 단순한 핵심구조를 찾아내는 데 초점을 맞췄다. 조 교수 연구팀은 새로운 알고리즘을 개발해 대규모 컴퓨터 시뮬레이션으로 대장균과 효모 및 인간의 신호전달 네트워크에 적용, 각각의 커널을 확인하는 데 성공했다.

조 교수는 "커널은 진화적으로 가장 먼저 형성된 네트워크의 '뼈대구조'라며 "생명유지에 반드시 필요한 필수유전자뿐만 아니라 질병발생과 관련된 유전자들이 대거 포함돼 있었다"고 설명했다. 그는 "특히 이번에 찾은 커널에는 현재까지 FDA에서 승인한 약물의 타겟 단백질이 대량 포함되어 있어 새로운 신약 타겟이 발굴될 가능성도 높다"고 말했다.

이번 연구결과는 세계적인 학술지인 ‘사이언스’의 첫 번째 자매지로서 세포신호전달분야의 권위지인 ‘사이언스 시그널링(Science Signaling)’지 표지논문에 게재됐다.

김수진 기자 sjkim@