과학기술부(장관 김영환)가 제정하고 한국과학재단(이사장 김정덕)이 시행하는 이달의 과학기술자상 11월 수상자로 포항공과대학교 생명과학과 오병하 교수(포항광가속기연구소 겸임연구원)가 선정됐다. 오병하 교수는 포항광가속기연구소의 강력한 x-선을 이용해 여러 위장병의 원인균인 헬리코박터 파이롤리의 위장 내 생존 기작에 이 병원균이 생산하는 '유리에이즈' 효소 단백질이 결정적인 역할을 한다는 것을 밝혀 위질환 원인균 퇴치에 획기적 전기를 마련했다. 헬리코박터 파이롤리(Helicobacter pylori)는 사람의 위장에 생존할 수 있는 유일한 미생물이며 위암을 포함한 위장 질환의 원인균으로 WHO 즉 세계보건기구는 이를 1급 발암물질로 분류할 정도로 인간 질병의 위협적인 존재로 알려져 있음에도 불구하고 이 미생물이 강산성인 위장에서 생존할 수 있는지는 제대로 알지 못하고 있는 상태였다. 1970년대 말 오스트레일리아의 Robin Warren 박사에 의해 처음 발견된 후 위장은 무균상태라고 믿어왔던 통념으로 인해 위장 내 생존사실은 아주 조심스럽게 받아들여져 왔기 때문이다. 이후 <Helicobacter>라는 저널이 생길 정도로 수많은 연구가 이뤄져 위암을 포함한 위장질병과 밀접한 관계가 있음이 밝혀졌다. 헬리코박터 파이롤리는 강산성인 위장에서 자신을 보호하기 위해 많은 양의 유리에이즈(urease) 효소를 생산해 위장 내 요소(urea)를 분해함으로서 암모니아를 생성하여 위산을 중화하는 것으로 알려져 있다. 하지만, 효소가 산성도 5 이하에서는 비가역적으로 불활성화되는 것이 밝혀져 이 병원균의 보호작용을 할 것인가가 불분명했고 오랫동안 논란의 여지로 남아 있었다. 오병하 교수는 국내에서 독자적으로 연구를 수행해 헬리코박터 파이롤리의 유리에이즈를 순수 분리하고 단백질의 단결정을 제조하고 x-선 결정학 방법에 의해 그 3차원구조를 규명했는데 효소 단백질은 예상 밖으로 매우 커다란 구형의 구조를 이루고 있음이 밝혀졌다. 12개의 효소활성 단위가 모여 집합체를 형성하며 전체 분자 질량이 1.1 메가달톤에 이르는 초거대분자를 이루고 구형의 내부는 비어 있으며 그 부피는 14만큐빅 옴거스트롬에 이를 정도로 크다. 구형의 구조는 곧 내산성을 부여하는 구조임을 암시했다. 즉 (i)효소활성 단위가 12개가 한꺼번에 모여 있으면 각 효소활성 부위에서 생성되는 암모니아가 서로를 협동적으로 보호해 줄 수 있으며 (ii)구형 내부는 세포질과 같은 완충액을 포함할 수 있어 산과의 접촉 시 일시적인 중화작용으로 효소를 보호할 수 있고 (iii)구형은 표면적이 가장 작은 형태이므로 산과의 접촉을 최소한으로 할 수 있다는 것이다. 관찰과 가설을 토대로 오 |
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