EU 지원 MetaQ 프로젝트, 세포 내 효소들이 어떻게 모이고 기능을 조율하는지 연구
- 효소는 호흡부터 소화까지 모든 생명 활동에 관여하며, 화학 반응 속도를 비약적으로 높여 생명 유지에 필수적인 단백질이지만, 지금까지 과학자들은 세포 내에서 효소들이 어떻게 협력하고 활동을 조정하는지 완전히 이해하지 못했음
- MetaQ 프로젝트는 필수 분자인 coenzymeQ의 생합성 과정을 연구하여 이 문제를 탐구
- coenzymeQ는 화장품 성분으로 잘 알려져 있지만, 사실 생명 유지에 필수적인 물질로 호흡 과정의 핵심 매개자이자 강력한 항산화제 역할을 수행하며, coenzymeQ의 수치 변화는 다양한 질병과 관련 있음
- 이탈리아 파비아대학(University of Pavia)의 Mattevi 교수는 “coenzymeQ는 복잡성, 생물학적 필수성, 의학적 중요성 때문에 세포가 효소 활동을 시공간적으로 어떻게 조정하는지 연구하기에 이상적인 모델”이라고 설명
- 연구진은 coenzymeQ의 생합성 과정을 통해 MetaQ 연구의 핵심 질문들*에 대한 해답을 찾기를 기대하고 있음
- * 효소들은 어떻게 서로 분자를 효율적으로 교환하는가? 반응 산물이 다음 효소에 전달되기 전에 불필요하게 손실되거나 분해되는 것을 어떻게 막는가? 특정 효소는 어떻게 여러 대사 경로 중 하나에 선택적으로 동원되는가? 등
MetaQ 연구진은 2023년 10월 프로젝트 착수 이후, 인간 세포에서 coenzymeQ 생합성 과정에 포함된 몇 가지 미지의 화학적 단계를 새롭게 발견
- Mattevi 교수는 이를 “이 필수 대사 경로를 더 포괄적으로 이해할 수 있게 한 근본적 돌파구”라고 평가
- 연구진은 또한 이 과정의 효소들이 서로 모여 느슨한 조립체를 형성해 ‘화학 공장’처럼 작동하며, 반응이 순차적으로 진행되도록 해 세포에 독성을 줄 수 있는 중간 산물이 손실되거나 파괴되는 것을 최소화한다는 사실을 규명
- Mattevi 교수는 “이는 세포가 단순히 ‘효소 수프’가 아님을 보여주는 첫 사례 중 하나”라며, 효소들이 서로 상호작용하고 공동 위치하여 활동을 조율하고 효율성을 높이며 불필요하거나 해로운 부산물 생성을 줄인다고 강조
- MetaQ는 이제 이 효소 기계가 실제로 어떻게 작동하는지 규명하기 위해 새로운 실험 도구를 개발·적용할 예정이며, 특히 효소들이 어떻게 모이고, 상호작용하며, 물리적 근접성을 통해 기능을 조율하는지 분석하는 것이 목표
- 프로젝트는 향후 연구 대상을 coenzymeQ 외 다른 대사 과정으로 확장하여 복잡한 화학·대사 기능을 가능하게 하는 효소 조율 메커니즘과 그 의학적 함의를 탐구할 계획
