한 번 클릭해 복잡한 단백질 구조 분석···바이오의약품 개발 빠르게

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구팀이 단백질에 결합한 당의 구조와 위치에 따라 당단백질을 자동으로 분류하는 분석 시스템을 개발했다.

한국기초과학지원연구원은 유종신·김진영 바이오융합연구부 박사 연구팀이 이 같은 시스템을 개발해 바이러스 백신개발과 복제의약품 개발속도를 개선했다고 20일 밝혔다.

바이오의약품(당단백질) 분석 사례.<자료=한국기초과학지원연구원>

연구팀이 개발한 당단백질 자동 분석 시스템은 자체 알고리즘을 적용해 질량분석기에서 얻은 질량분석 스펙트럼을 빠르게 분석할 수 있다. 소프트웨어가 단백질에 결합된 당의 구조와 위치에 따라 당단백질을 빠르고 정확하게 분류한다. 특히, 암 발병과 연관성이 있다고 알려졌지만 분석하기 어려웠던 ‘뮤신’ 유형의 당단백질도 분류해낼 수 있다.

당단백질은 단백질을 구성하는 아미노산의 특정 부위에 당이 결합한 것이다. 바이오의약품의 주요 성분, 신약 개발을 위한 표적단백질, 질환을 조기에 진단하는 바이오마커 등에 활용할 수 있다.

코로나19 바이러스 표면의 주요 물질인 ‘스파이크 단백질’도 당단백질의 일종이다. 당단백질 구조 분석은 바이러스의 세포 침투과정과 변이 여부에 대한 연구에도 중요한 역할을 한다.

기존에는 당단백질을 분석하기 위해 주로 질량분석기를 활용했다. 실험 결과인 분석 스펙트럼이 복잡해 단백질에 결합한 당의 종류나 결합 위치를 정확하게 파악하려면 연구자가 일일이 직접 분석하고 분류해야 해 분석과정이 까다롭고 시간도 오래 걸렸다.

연구팀은 이를 시스템으로 자동화하고, 시간을 단축해 높은 정확도를 유지하게 했다. 기존 분류방식으로는 1개월 이상이 소요되는 분석이 자동화 시스템을 이용하면 24시간 이내에 결과를 낼 수 있다.

유종신 박사는 “정량적·정성적 측면 모두에서 당단백질의 구조를 빠르고 정확하게 분석할 길이 열렸다”며 “앞으로 백신, 재조합단백질, 바이오시밀러 등 다양한 바이오 의약품의 구조를 검증하고, 엄격한 품질관리 전략을 세우는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

연구는 분석화학분야 국제학술지 ‘Analytical Chemistry’에 지난 10일자로 게재됐다.