강원대학교(총장 정재연) 춘천캠퍼스(캠퍼스총장 임의영) 자연과학대학 화학·생화학부 박종민 교수와 서울대학교 이주용·박한검 교수 공동 연구팀은 근육 세포에서만 선택적으로 특정 단백질을 제거할 수 있는 혁신적인 약물 기술을 개발했다.

최근 난치병 치료 분야에서는 세포 내 유비퀴틴-프로테아좀 시스템을 이용해 질병 유발 단백질을 제거하는 ‘프로탁(PROTAC)’ 기술이 차세대 치료제로 주목받고 있으나, 기존 프로탁은 인체 모든 조직에 존재하는 분해 효소(CRBN, VHL)에만 의존해 원치 않는 조직의 단백질까지 분해하는 부작용의 한계가 있었다.

박종민 교수연구팀은 근육 세포에 주로 존재하며 세포 증식과 유지에 관여하는 분해 효소인 ‘KLHL41’에 주목했으며, 컴퓨터를 이용한 대규모 약물 후보 탐색(분자 동역학 기반 가상 스크리닝) 기술을 활용해 KLHL41의 새로운 리간드(Ligand)를 발굴하는 데 성공했다.

연구팀은 이를 바탕으로 뛰어난 효율을 보이는 새로운 근육 특이적 프로탁(PROTAC, PROteolysis TArgeting Chimera)을 개발했으며, 동물실험을 통해 근육 선택적인 단백질 분해 효능을 성공적으로 입증해 근감소증과 근육 육종 등 난치성 근육 질환 치료의 새로운 가능성을 제시했다.

이번 연구는 한국연구재단 G-램프(LAMP)사업, 4단계 BK21 사업, 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부 인공지능첨단원천유망기술개발사업 등의 폭넓은 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 5월 26일(월) 세계적 권위의 국제학술지인 「Nature Communications」(IF=15.7)에 ‘Discovery of a KLHL41 Ligand for Muscle Specific Protein Degradation’라는 제목의 논문으로 게재됐다.

박종민 교수는 “이번에 발견한 KLHL41 리간드는 단순한 신약 후보물질을 넘어 근육 특이적 단백질 분해제를 설계하는 플랫폼이 될 수 있다”며 “향후 DUX4나 MSI2 등 근육 질환 관련 단백질을 표적으로 하는 치료제 개발에도 적용할 계획이다”고 밝혔다.