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융합의과학과 대학원생, '실종 단백체' 세계 최초로 발견

2018-05-10 연구/산학
경희대 응용화학과를 졸업하고 일반대학원 융합의과학과에서 연구 활동을 이어가고 있는 이승은 학생(석사 1기). 학부 시절 발표한 그녀의 논문은 지난 4월, 세계적 학술지 <Proteomics>의 표지 논문으로 선정됐다.

이승은 학생, 학부 시절 발표 논문 세계적 학술지 표지 논문에 선정돼
인간 단백체에 관한 새 발견, "암 발병 원인 규명하는 연구에 도전할 것" 


대학원생이 학부 시절 발표한 논문이 국제적으로 저명한 학술지의 표지 논문에 선정됐다. 경희대학교 일반대학원 융합의과학과에 재학 중인 이승은 학생(석사 1기)이 그 주인공.

이승은 학생은 경희대 응용화학과 학부 졸업을 앞둔 지난 2월 '반수체 세포주로부터 발현된다고 알려져 있지만 발현된다는 증거가 없는 실종 단백체를 확인하기 위한 유전 단백체분석(Proteogenomic analysis to identify missing protein from haploid cell lines)'이라는 논문을 발표했다.

그러던 지난 4월 반가운 소식이 들려왔다. 이승은 학생의 논문이 세계적 학술지 <Proteomics(단백질체학)>의 18년 8호(4월 18일 출간) 표지 논문으로 선정된 것이다.

유전체와 단백체 통합 연구로 우수한 분석 결과 얻어

이승은 학생의 연구는 C-HPP(Chromosome-centric Human Proteome Project)의 일환이다. C-HPP는 2011년 9월 인간프로테옴학회(HUPO, Human Proteome Organization)가 시작한 프로젝트로 인간게놈 유전자 지도와 단백질과의 관계를 연구하는 국제적 프로젝트이다.

C-HPP는 인간 염색체에서 발현되는 모든 단백체의 기능을 알아내는 것을 목표로 한다. 현재 실종 단백질(missing proteins)은 2,536개(2017년 6월 기준)로 이는 단백체 발현 정보가 유전자에 있다는 것은 알려져 있지만, 실제 인간의 세포나 체액에서는 발현 증거를 찾지 못한 유전자들이다. 실종 단백체는 양이 적고 특이한 세포주에서만 발현되는 특징이 있다.

이승은 학생은 지난 2017년, 학부과정에서 ‘독립연구’를 진행하는 동안 인간의 정자나 난자에서 특이하게 실종 단백질이 발현된다는 연구보고를 접했다. 그리고 정자와 난자가 반수체(하나의 염색체만을 가지고 있는 세포)라는 점에 착안해 반수체 세포주의 단백체를 분석하면 실종 단백질을 찾을 수 있을 것이라는 아이디어를 얻었다.

이어 실종 단백질을 찾아내기 위해 반수체인 HAP1과 KBM-7 세포주를 이용해 유전단백체를 분석했다. 세포주에서 전사체(RNA)와 단백체를 각각 추출해 이를 정성 및 정량 분석한 것이다.

이승은 학생은 이번 연구를 통해 Non-coding RNA(MMP24 antisense RNA 1, transcript variant 2)에서 특이 실종 단백체가 발현됨을 확인했다.

분자생물학의 중심원리(Central Dogma)에 의하면 DNA에 포함된 유전정보는 RNA의 번역을 통해 단백질로 변환된다. 이승은 학생은 유전단백체 연구를 통해 실종 단백체의 정보가 담겨있는 RNA 집합체를 분석함으로써 특이 실종 단백체가 반수체 세포주에서 발현됨을 확인했다. 이 정보를 근거로 9개의 실종 단백질을 세계 최초로 찾아냈다.

“이번 연구 방법을 국제적 암 연구 프로젝트에 적용할 생각”
연구는 한 걸음 더 나아갔다. 단백체 분석 과정에서 특정 단백체로 분석되지 않은 결과들을 모아 분석을 거듭한 끝에 ‘단백체 발현이 되지 않는다고 알려졌던 ncRNA(non-coding RNA)’에서 단백체가 발현이 된다는 사실을 확인한 것이다. 이승은 학생은 자신이 확인한 6개의 단백체를 ‘새롭게 발현이 확인된 단백체(mystic protein)’라 명명했다.

경희대 응용과학대학 김민식 교수는 이번 연구를 “인간 단백체 연구의 새로운 발견이라고 할 수 있다”라며 “유전체와 단백체를 통합 연구함으로써 둘을 별도로 연구할 때보다 더 좋은 분석 결과를 얻어냈다”라고 평가했다.

이승은 학생은 김민식 교수의 실험실에서 관련 연구를 이어가고 있을 뿐만 아니라, 한국연구재단과 경기도지역협력연구센터의 지원을 받아 ‘단백체를 중심으로 한 세포 내 유전물질 분석’에 대한 연구도 진행하고 있다.

이승은 학생은 이번 성과를 바탕으로 암의 발병 원인을 밝혀내는 연구에 도전할 생각이다. 그는 “이번 논문에서 사용했던 유전단백체 분석 방법을 현재 진행 중인 국제 암 유전단백체 프로젝트에 적용하고 싶다”라며 “암 발생 원인을 밝혀줄 ‘바이오 마커(몸 안의 변화를 감지할 수 있는 물질)’를 찾아내는 것이 목표”라고 말했다. 그는 자신의 연구가 유전단백체 연구의 핵심일 것이라고 강조했다.

한승훈(커뮤니케이션센터, pr@khu.ac.kr)

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