면역침강법을 활용한 결합 단백질들의 탐색방법 document_id A220623047483

생명체 내에서 일어나는 생명현상의 연구는 DNA, RNA, 단백질과 같은 거대분자들이 서로 어떠한 관계를 맺고 있는지에 대한 연구이다. 인간의 경우 현재 알려진 유전자는 3~4 만개 정도인데, 이들이 단백질로 만들어지게 되면 세포내에서 다양한 기능으로 나타나게 되며 이중에서도 단백질간의 상호작용이 다양하고 광범위하게 관여하고 있다. 단백질은 하나의 단백질이 기능을 나타내기보다는 여러 종류의 단백질이 결합하여 그 결합체의 조합을 달리함으로써 기능의 다양성을 증대하게 된다. 따라서 단백질간의 상호결합을 발굴해 내고 이들의 상호 결합 네트워크를 구성하는 것은 단백질의 기능연구를 하는데 있어서 핵심이 되는 사항이다. 최근 게놈 사업으로 밝혀진 염기서열을 이용하여 단백질들간의 상호 관계를 규명하기 위해서는 단백질 상호간의 작용 여부와, 특정 단백질과 작용하는 알려져 있지 않은 단백질을 찾아낼 수 있어야 한다. 이러한 일련의 과정들은 "Proteome"으로 대변할 수 있고, 단백질의 전체적인 네트워크를 연구하는 것을 "Proteomics"라 부르고 있다. 현재 특정 단백질의 새로운 결합 단백질을 찾는 방법으로는 크게 세 가지로 구분해 볼 수 있다. 첫째는 효모를 이용한 투-하이브리드(Yeast two-hybrid )방법으로 미끼(bait) 단백질(연구대상이 되는 단백질)과 표적 단백질이 상호 결합하여야 전사활성이 이루어짐으로써 결합유무를 알아내는 방법이 있다. 여러 생물학적 과정들의 메카니즘을 알기위한 기초연구와 유용 유전자를 발견하거나 생리활성 물질들을 탐색하려는 목적으로 two-hybrid 시스템을 사용하고 있지만 이러한 연구에서는 결합하지 않았는데도 결합한 것처럼 보여지는 가짜 양성반응(false-positive data)과 가짜 음성반응이 존재하기 때문에 게놈 크기가 크고 복잡한 경우에 결과들에 대한 신뢰도가 낮고 해석이 매우 복잡하게 되는 한계가 있다. 둘째, 미끼가 되는 단백질을 면역침강(immuno-precipitation)을 시키고 이를 전기영동한 후, 젤 상에 존재하고 있는 표적 단백질을 질량분석기(Mass-spectrophotometry)를 이용하여 직접적으로 분석하는 방법이다. 면역침강법은 현재 널리 사용되고 있는 면역화학적 기술 중 하나로써 항원과 항체의 친화성을 이용하여, 용액으로부터 항원(또는 항원과 친화성을 가진 물질)을 특이적으로 분리하는 기술이다. 이 기술은 항원의 분자량의 결정, 단백질의 상호작용 연구, 특정 효소 활성의 측정, 단백질의 전사후 변화 모니터링과 단백질의 양과 존재유무 등을 알 수 있는 기술들 중 SDS-PAGE와 웨스턴블랏(Westernblotting) 다음으로 여러 방면에서 일상적으로 쓰이고 있고 탐지하기 어려운 소량의 단백질도 면역침강법을 통하여 10,000배까지 농축할 수가 있어 탐지가 가능할 수 있다. 그러나 이러한 방법의 경우 특정단백질과 결합한 단백질의 동정여부를 알고자 하는 것으로 새로운 단백질과의 결합여부를 탐색하기 위해서는 개별적 실험과정을 수행해야 한다. 이러한 과정을 수행하는데에는 시간이 오래 소요되거나 많은 비용이 들게 된다는 단점이 있다. 세 번째로는 단백질 칩(protein chip)을 이용하여 결합 단백질을 찾아내는 방법이 존재하고 있다. 상기한 것들의 모든 단점을 극복할 것이라 예상하였던 단백질 칩의 경우에도 칩에 올려져 있는 단백질이나 항체의 질에 따라 실험의 결과가 크게 달라지는 단점들이 있고 실제 세포내에서 결합 여부에 대한 신뢰도가 다소 떨어질 수 있다. 따라서, 생체내의 생명현상 연구를 위해 특정 단백질과 작용하는 알려져 있지 않은 단백질을 찾아 단백질간의 상호관계를 규명하는 것에 대한 연구가 꾸준히 필요하며, 그러한 관계를 찾아내는 효율적인 방법을 찾아내는 일이 매우 중요한 것이다.