단백질 이상으로 인한 각종 질병의 치료법개발

 

단백질은 생체내 대부분의 화학 반응을 맡고있다. 그 구조에 의해 특이성을 보여 다양한 반응을 촉매하는 것으로, 복잡한 생물의 기능을 제어하고있다. 따라서 구조에 변이가 나타나 기능하지 않게되어 버리면,  치명적인 질환으로 연결된다.  생물의 체내의 생화학 반응의 대부분은 단백질에 의해 촉매되어 있기 때문에 단백질 이상은 각종 질병으로 연결된다. 예를 들어 신경 세포에서 일어나면 알츠하이머병등의 신경변성 질환에 유전자 이상에 의해 낭포성 섬유증(CF증)과 같은 유전자 질환에....  또 어떤 종류는 당뇨병의 원인이 된다고도 알려져있다. 

단백질은 입체적인 구조에 따라 화학 물질을 특정하고 반응을 촉매하는 정확한 입체 구조를 만들 수 없어 기능이 상실되어 버린다. 그러나 실제로는 단백질의 변이에 의한 입체 구조 이상이 단백질의 기능을 손상하는 것은 아니고, 그러한 이상을 감지한 세포의 제어기구에 의해 잘못된 위치에 몰릴 것으로, 비정상적인 단백질의 기능이 억제되어있는 것으로 나타 있었다.  연구팀은 입체구조 이상에 의해 세포의 저편으로 밀려 있던 단백질의 정상적인 입체 구조를 재구성함으로써  단백질 이상으로 유래하는 질환을 치료하는 데 성공했다. 

실험에서는 단백질 이상에 의해 생식 능력을 잃은 수컷 마우스에 단백질의 재 형성을 돕는 역할을 가진 파마코페론라고 이름 붙여진 물질을 주었는데 증상이 개선했다. 이런 종류의 질환은 사람도 보이고,  또한 너무 많은 질환이 단백질 이상에 의해 발생하기 때문에 같은 방법으로 다양한 질병을 치료할 수있게 될 가능성이있다 한다.  향후 동일한 기술이 인간의 질병을 치료에도 이용할 수 있는 지 여부는 임상 시험을 통해 개선해 나간다한다.

생체내에서는 비정상적인 단백질은 여러가지 원인으로 발생할 수 있습니다. 활성산소에 의한 화학수식(산화)도 그 중 하나입니다. 기타 포도당에 의한 화학수식 열(체온)에 의해 일어나는 변성(입체구조변화) 등이 있습니다. 우선 많은 단백질의 이상화에 관련된다고 생각되는 산화 상해에 대해 살펴보면.

단백질은 아미노산이 묶음에 연결된 고분자로 복잡하게 접혀 각각 특유의 입체구조를 형성하고 있습니다. 작은 단백질은 아미노산의 수는 수십개...  큰 것이되면 수천개라는 것도 있습니다. 평균적인 단백질이라고 수백개의 집합체입니다.  모두 입체 구조가 기능 (예를 들어, 효소라면 촉매활성 헤모글로빈이라면 산소 연결성등)에 중요합니다. 입체 구조는 열이 가해지거나 하면, 구성 아미노산이 화학 수식을 받아 변화하고 기능이 떨어지거나 떨어질 수 있습니다.

여기에서 많은 단백질의 이상화에 관한 생각하게 됩니다.  단백질이 활성 산소를 만나면 주로 그 아미노산단위(아미노산 잔기)에서 나온다 측쇄 부분이 활성 산소와 반응하여 여러 가지 화학 변화를 일으 킵니다. 화학 변화를 일으키기 쉽다고 부분은 기능에 관계 깊은 것이 많기 때문에 생긴 산화수식 단백질은 본래의 기능을 잃어 버릴 가능성이 높습니다. 단백질 이상화의 지표로 자주 사용되는 산화수식 구조중 하나에 카르보닐기가 있습니다. 카르보닐기, 특히 리신과 아르기닌등의 아미노산 잔기의 측쇄가 산화되기 쉽다고 되어 있습니다.

또 단백질 이상화의 원인에는 포도당 의한 자격이 있습니다. 활성 산소에 의한 산화 자격이 주로 세포내에서 일어나는 반면 포도당에 의한 수식은 주로 세포외 단백질에 발생합니다. 일반적으로 세포내로 들어간 포도당은 바로 대사되어 버리기 때문에와 세포 내 단백질 회전율이 빠르기 때문에 자격 체가 축적하기 어려운 것입니다. 당뇨병의 지표로 사용되는 헤모글로빈 A1C는 적혈구 내의 헤모글로빈이 포도당과 반응한 결과체입니다. 혈당이 높으면 그만큼 많은 수정됩니다. 적혈구의 수명이 길고 (인간에서는 120일) 헤모글로빈 오래 적혈구에 머물고 있기 때문에 자격체가 축적하는 것입니다.

포도당은 에너지 원으로서 가장 중요한 물질 식후을 달리 혈중수준(혈당)은 항상 일정한 범위로 유지되고 있습니다. 저혈당이되면 에너지 부족(특히 뇌)에서 의식을 잃거나 사망할 수도 있어 매우 위험합니다. 한편 당뇨병은 식후 고혈당이 언제까지나 내려 가지 않습니다. 따라서 포도당에 의한 단백질 자격에 대한 당 독성이 생겨 이것이 오래 계속되면 당뇨병 합병증 (망막증, 신경증, 신장질환등)이 발병하게됩니다. 당뇨병은 병적노화를 촉진하는 것으로 간주하는  연구자도 있습니다.