표적 약물 요법을 촉진할 가능성이 있는 암 트리거를 발견

에너지부 오크리지 국립연구소 연구자들은 식물 미생물학에서 중요한 단백질의 특정 영역의 기능을 수십 년간 과학자를 피해온 인간 암 트리거와 명확히 연관짓고 있습니다.

네이처 커뮤니케이션스 바이올로지에 발표된 이 팀의 연구결과는 유방암, 위암 등 다양한 암과 싸우기 위한 선택적 약물요법 개발의 새로운 길을 열고 있습니다.

ORNL 과학자들은 계산 연구에서 처음 추측한 것을 실험적으로 증명하려고 했습니다.즉 프라스미노겐-사과-선충(PAN) 도메인은 인간의 종양 성장을 촉진하는 세포의 증식과 바이오 에너지 작물의 식물과 미생물 상호작용 사이의 방어 신호와 관련이 있다는 것입니다. 이 협회는 연구자들이 포플러와 버드나무 등 작물의 게놈을 조사하면서 처음 설립됐습니다.

ORNL팀은 최근 연구에서 PAN 도메인 기능에 중요한 HGF 단백질인 시스테인 잔기로 불리는 4개의 핵심 아미노산을 특정해 인간 암세포주에서의 행동을 연구했다. 이들은 이들 아미노산 중 하나를 돌연변이시키면 암세포 내에서 비정상적으로 높아지는 HGF-c-MET로 알려진 신호전달 경로가 차단돼 빠르게 증식해 퍼지는 것을 발견했습니다.

시스테인 잔기에는 많은 기능이 있는 것으로 알려져 있기 때문에 과학자들은 단백질 전체를 통해 다른 시스테인들도 무작위로 테스트한 결과 모두 HGF-c-MET 신호 차단에 동일한 영향을 미치지는 않았다. 연구팀은 4가지 주요 시스템들을 돌연변이시키는 것은 단백질의 전체적인 구조에 영향을 주지 않아 암 신호전달 경로를 저해했을 뿐이라고 지적했다.

ORNL 유전학자 웰링턴 무첼로 씨는 올바른 신호를 방해하는 것은 새로운 암 치료법 개발의 가장 큰 과제 중 하나라고 말했다.

"단백질 전체에 간섭하는 분자를 만드는 것은 매우 어려운 일입니다"라고 그는 말했습니다. 단백질 가운데 표적이 되는 특정 아미노산을 아는 것은 큰 진보입니다. 단백질 전체를 알아볼 필요는 없어요.이 4개의 특정 잔류물을 찾을 뿐입니다.

이들 핵심 잔기의 특정은 연구소가 식물생물학, 생화학, 유전학, 계산생물학의 전문지식, 슈퍼컴퓨팅 자원, CRISPR/CAS-9 유전자 편집 툴을 활용해 ORNL에서 구축한 예측력의 증거다.

이 발견은 말라리아 기생충의 감염 경로를 파괴해 매개 능력을 떨어뜨리고 HLB 바이러스가 플로리다주와 캘리포니아주에서 감귤류 나무를 죽이는 것과 싸우는 등 다른 질병 치료로 이어질 수 있습니다.

식물에서는 ORNL 과학자들이 PAN 도메인 지식을 활용해 포플러나 버드나무 같은 바이오매스 작물의 병원체나 해충에 대한 저항력을 높여 지속가능한 제트연료로 전환할 수 있다. 그들은 식물과 미생물 사이의 유익한 상호작용을 촉진하는 유전자 프로세스를 탐구하고 있으며 이들 작물의 딱딱함을 만들어 내고 있습니다.

무첼로씨에 의하면, 이 연구는 식물이나 인간, 기타 생물의 DNA 구조에서의 밀접한 유사성을 증명하고 있어 식물을 중요한 발견 플랫폼으로 만들고 있다. "우리는 연구 과정에서 인간이나 동물로는 할 수 없는 일을 식물로 만들 수 있습니다"라고 그는 덧붙였다.

저는 식물암과 인간암에서 동등한 효율로 일할 수 있습니다. 전문 지식은 같습니다」라고 생화학과 인간 암 연구 경력을 가진 ORNL 포스트 닥터 연구자 데브재니팔은 말했습니다. 우리는 이곳 ORNL에 글로벌화된 실험 플랫폼을 확립했습니다.이 플랫폼은 식물과 동물 등 어떤 시스템을 사용하던 가설이 맞다면 과학은 어떤 세포주를 사용하던 간에 모두 재현 가능합니다.

그는 근본적으로는 우리의 생물학적 기반은 같다고 말했다.

ORNL 바이오사이언스 부문의 다른 팀원으로는 쿤탈 데, 칼리 샹크스, 카이 펜, 티모시 예이츠, 제니퍼 모렐 팔베이, 러셀 데이비드슨, 제리 파크스가 있다.

이 식물 연구는 DOE Office of Science의 생물환경 연구 프로그램에 의해 지원되었습니다. ORNL의 연구소 주도의 자금 조달은 인간의 세포주에 의한 작업을 지원했다. 연구진은 DOE Office of Science의 사용자 시설인 OakRidge Leadership Computing Facility와 ORNL의 Compute and Data Environment의 자원을 사용하였습니다.

UT-Battelle은 DOE의 Office of Science의 OakRidge National Laboratory를 관리하고 있습니다.이 OakRidge National Laboratory는 미국 물리학 기초 연구의 유일한 최대 지지자입니다. DOE 과학 사무소는 우리 시대에서 가장 시급한 과제 중 몇 가지를 대처하기 위해 노력하고 있습니다.