인간을 비롯한 생명체는 세포로 이루어져 있으며, 그 중심엔 유전물질인 DNA를 포함하는 세포핵에 있다. 라민(lamin)이라는 세포내 골격 단백질은 세포핵막 안쪽에 결합해서 세포핵의 모양을 유지하여 그 속의 DNA를 보호한다. 서울대 하남출 교수 연구팀은 인간의 라민의 3차원 구조를 고해상도로 규명하는 데 성공하였다. 이로부터 라민 단백질이 어떻게 세포핵의 모양을 지탱하고 유지할 수 있는지를 알 수 있었다.
손톱이나 머리카락 성분인 케라틴과 같은 세포골격단백질인 라민은 스스로 조립되어 기다란 구조체를 이룬다. 이번 연구에서는 4개의 라민 단백질이 결합하여 사량체를 형성하고, 이 사량체 양쪽 끝에 악어클립과 같은 구조가 된다는 것을 포항 가속기 연구소의 방사광을 이용하여 고해상도로 밝혔다. 이어진 연구를 통해서 이웃한 사량체간 악어클립들이 서로 맞물리면서 기다란 구조체를 이어 나간다는 것을 새롭게 밝혔다. 이 원리는 기존에 알려진 자가조립된 저해상도 라민의 구조를 완벽히 설명하고 있다. 나아가 케라틴과 같은 세포내에서 뼈대 역할을 하는 단백질의 결합 원리를 규명하는데 밑바탕이 될 것으로 기대한다.
라민은 인간의 노화를 이해하는 데에도 매우 중요한 유전자이다. 라민 유전자의 변화에 의해 세포핵 모양이 정상적으로 이루어지지 못하게 되면, 세포는 죽거나 노화된다. 희귀질환 중 하나인 소아조로증은 비정상 라민에 의해 발생하며, 찌그러진 세포핵 모양이 특징이다. 흥미로운 것은 라민 유전자가 정상인 사람이더라도, 나이가 들게 되면 결국 세포핵 모양의 변형은 피할 수 없다는 것이다. 따라서 이번 연구결과는 인간의 노화를 이해하고 이를 억제하는 물질을 개발하는데 청사진을 제시하므로 중요한 의의를 지니고 있다.
이 연구는 서울대 농생명공학부 하남출 교수 연구실 소속 안진숙 학생과 조인성 박사(현 고바이오랩)가 제1저자로서‘네이처 커뮤니케이션스’지에 8월21일자로 발표되었다. 부산대 박범준 교수 연구진과 대구가톨릭 대학 김용학 교수도 연구에 참여했으며, 한국연구재단, 4세대 방사광가속기 이용 막단백질 구조기반 신약선도물질 개발사업, 농림축산식품부의 ARC 사업과 BK21 플러스 사업의 도움으로 이루어졌다.