[한국기술뉴스] UNIST 화학과 기정민 교수 연구팀은 아르기닌 인산화를 간편하게 측정하는 FRET 바이오센서를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 2021년 10월 08일 특허를 출원(출원번호 제1020210134066호)했다. 특허 명칭은 '아르기닌 인산화 측정용 FRET 바이오센서 및 이의 용도’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

단백질 인산화는 생체내의 단백질 기능을 조절하는 핵심적인 기작 중 하나로서, 세포신호 전달 등에 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 이 과정에 문제가 생길 경우 암, 당뇨병 등 심각한 질병으로 이어질 수 있습니다. 단백질 인산화 효소인 키나아제와 그 역반응인 탈인산화 반응을 일으키는 포스파타아제는 중요한 신약 개발의 목표 시스템으로, 키나아제 억제제가 이미 신약으로 성공리에 개발되어 여러 질병의 치료에 사용되고 있습니다.

지금까지의 단백질 인산화 연구는 인산화세린, 인산화트레오닌, 인산화티로신 등 3가지 형태의 인산화아미노산에 집중되어 있습니다. 그러나 생체에는 인산화 아르기닌과 같은 단백질의 N-인산화 현상도 존재합니다. N-인산화는 세포 신호 전달, 암세포 대사와 같은 현상에 관여한다는 것이 밝혀졌으나, 그 생물학적 기능에 관한 후속 연구는 상대적으로 많이 부진한 상황입니다.

인산화아르기닌은 다른 인산화아미노산보다 높은 에너지를 띠고 있어 상대적으로 불안정합니다. 따라서, 인산화아르기닌을 생성하는 아르기닌 인산화효소의 활성 측정과 기능 연구가 기술적으로 매우 까다롭다는 문제점이 있습니다.

유니스트 기정민 교수 연구팀은 살아있는 세포 내에서 아르기닌 인산화효소의 활성을 형광을 활용하여 간단하고 쉽게 측정할 수 있는 바이오센서 기술을 발명했습니다.

본 발명의 아르기닌 인산화효소 또는 탈인산화효소 활성 측정용 바이오센서는 형광 공명 에너지 전이에 기반하여 아르기닌의 인산화를 검출합니다. 아르기닌 인산화 도메인과 두 형광체 단백질을 연결하고 형광체 단백질들 사이의 거리 변화를 측정합니다. 두 형광체 단백질 사이의 거리가 변화함에 따라 FRET이 변화하며, 이러한 FRET 변화량을 이용하여 아르기닌 인산화 양을 측정합니다.

본 발명을 통해 인산화에 따른 형광 변화를 관찰하여 아르기닌 인산화 반응 정도를 상대적인 정량으로 측정할 수 있습니다. 또한 살아있는 세포 내에서 실시간 측정이 가능하여 인산화효소 저해제의 고속 스크리닝에 쉽게 적용할 수 있으므로 새로운 항생제 후보 물질을 발굴하는데 활용도가 높을 것으로 기대됩니다.