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기존 방법보다 더 민감한 방식으로 화합물을 검색할 수 있는 방법을 과학자들이 개발했다. 이로써 여러 질병에 대해 신약을 개발할 수 있는 가능성이 높아졌다. 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute)와 맨체스터 대학(University of Manchester) 연구팀은 신약 개발을 가속화하고, 기존 약물과 의약품 라이브러리에 존재하는 다른 화합물들의 새로운 사용처를 찾아내는데 도움이 되는 신기술을 개발했다고 보고했다. 관련 연구는 Nature Communications에 게제되었다( DOI: 10.1038/s41467-017-00224-0 ). 밑바닥부터 약물을 개발하려면 시간이 오래 걸리고, 개발 도중에 성공하지 못하는 경우도 종종 있다. 따라서 제약 회사나 대학 실험실에서는 현재 약으로 사용되고 있는 수 천종 약제를 바탕으로 약물 개발 타깃으로 알려진 것들을 대상으로 이들 약물의 효과를 조사 중이다. 이러한 검색을 통해 찾은 히트(hits)는 차후 임상 시험에 사용될 수 있는지 조사된다. 약물 타깃에 대해 엄청난 숫자의 화합물을 조사하는 것은 유용할 수 있지만, 전통적인 검색 방법은 몇 가지 제약이 따른다. 예를 들면, 이 방법들은 조절 물질이 있을 때만 작동되는 화합물을 찾기에는 좋지 않다. 최근 연구에서 연구팀은 효소의 활성을 조절할 수 있는 알로스테릭 화합물(allosteric compound)을 검색 방법을 새롭게 개발한 바 있다. 효소는 거대한 분자로, 기질이라는 보다 작은 분자가 결합하고, 이를 이용해 세포가 생존하는데 필요한 유용한 생산물로 변환시킨다. 세포와 기관에서, 효소는 물질대사 신호전달 과정 내에서 작동한다. 이들 대사는 중요한 물질대사체와 에너지를 생성하는데 필요이다. 하지만 이들 물질대사 신호전달 과정은 정해진 시간에 정확한 생성물의 양이 공급될 필요가 있다. 그래서 때때로 생성물의 양에 따라서 이들 경로가 일시적으로 작동되기도 하거나 작동이 멈추기도 한다. 알로스테릭 화합물은 효소의 활성을 조절하는데, 이를 통해 효소는 기질과 다소 효율적으로 결합하거나 반응 속도를 증가 또는 느리게 한다. 효능을 증가시키는 화합물은 알로스테릭 활성자로 알려져 있지만, 활성을 줄이는 것은 알로스테릭 억제제로 알려져 있다. 여러 개의 알로스테릭 화합물이 존재할 때는, 화합물질들이 서로 경쟁함으로 하나의 물질이 효소 활성에 주요 효과를 나타내거나 보다 큰 효과를 만들어내기 위해서 서로 보완하기도 한다. 전통적인 검색 방법은 효소와 기질을 함께 개별 화합물을 섞어주는 방식으로, 하나 이상의 알로스테릭 화합물이 포함된 효과들을 밝혀내지는 못했다. 이번에 개발된 새로운 방법은 CoSPI(억제제 존재 하에서 화합물 검색, compound screening in the presence of an inhibitor)라고 불리는 것으로, 알려진 알로스테릭 억제제가 들어 있는 효소와 그것의 기질 시료를 대상으로 검색함으로 테스트하는 화합물이 억제제와 상호작용을 하는지 여부를 조사하는 방식이다. 개발한 CoSPI의 잠재력을 보여주기 위해, 연구팀은 결핵의 원인이 되는 박테리아에 존재하는 효소를 대상으로 효소와 기질, 그리고 알로스테릭 억제제가 포함된 상태의 시료에 대해 화합물의 효과를 조사했다. 연구팀은 억제제와 경쟁할 수 있는 알로스테릭 화합물을 성공적으로 찾을 수 있었고, 효소의 활성은 크게 늘어났다고 보고했다. 긍극적으로, 연구팀이 찾은 알로스테릭 활성자와 같은 화합물은 물질대사 신호전달 과정의 조절을 멈췄으며, 박테리아가 죽기까지 박테리아의 에너지를 소모하게 했다. 사람은 이런 효소가 없기 때문에, 이번에 발견한 화합물은 사람의 세포에는 해를 주지 않으면서, 결핵 박테리아를 죽일 수 있으며, 결핵을 치료하고 다른 형태의 박테리아 감염 치료 약물이 될 가능성이 있다. |
