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질병 유발 단백질 제어하는 맞춤형 단백질 변형기술 개발 (18.05)

페이지 정보

이름
박희성 교수
소속
한국과학기술원

본문

단백질은 인간을 비롯해 지구상의 모든 생명체를 구성하고 있는 핵심 물질이다. 그 중요도가 높은 만큼 단백질의 비정상적인 변형으로 발생하는 질병이 전체 질병의 95%를 차지하고 있다.


박희성 교수는 암, 치매 등 난치병 발생의 원인인 변형 단백질 생산 기술을 개발해 지난 10여 년 동안 과학자들 사이에서 명예의 전당으로 불리는 사이언스 지에 3편의 논문을 발표하는 등 단백질 연구 분야에서 독보적인 성과를 인정받았다.


과학기술의 진보가 곧 세상을 바꾸는 원동력이라 믿고, 단백질 변형 연구를 통해 인류가 극복해야 할 난제 해결에 기여하고 싶다는 박 교수의 이야기를 들어보았다.

이달의 과학기술인상 수상을 진심으로 축하드립니다. 수상 소감 부탁드립니다.

대한민국 과학기술의 연구 성과를 대표하는 과학기술인상을 받아 영광입니다. 이번 연구로 우리나라 과학기술 발전에 작게나마 기여할 수 있어 기쁩니다. 지금까지 연구한 단백질 변형 기술을 더욱 발전시켜 과학기술 진보에 힘을 보태는 동시에, 교육자로서 인재 양성에도 매진하겠습니다.

동물 모델에서 단백질 변형을 직접 유발하고 제어하는 기술을 최초로 개발, 질병 원인 규명은 물론 동물 모델을 통한 신약 개발 연구 가능성을 앞당기셨습니다. 생명체를 구성하는 다양한 성분 중 단백질에 주목하신 계기는 무엇인지요?

단백질은 체내 세포 간 신호 전달과 성장 등 우리 몸의 신진대사 활동을 조절하는 매우 중요한 기능을 담당하고 있지만, 비정상적으로 변형되면 각종 암은 물론 치매나 당뇨 등 중증 질환을 유발합니다. 하지만 단백질의 정확한 기능과 역할을 연구하기에는 아직 한계가 있었습니다. 저는 이 문제를 해결하기 위해 지금까지 기술적인 접근이 불가능했던 단백질의 복잡한 변형 연구에 주목했습니다.

교수님께서는 단백질을 원하는 형태로 합성할 수 있는 ‘맞춤형 단백질 변형 기술’을 세계 최초로 개발하셨는데요. 주요 연구성과 설명을 부탁드립니다.

우리 몸 안의 단백질은 약 200여 가지의 다양한 변형을 일으켜 그 기능과 활성을 조절하는데, 이 연구에서는 이러한 변형 단백질을 원하는 대로 합성할 수 있는 맞춤형 단백질 변형 기술을 개발하였습니다. 먼저 박테리아의 생합성 경로를 새롭게 설계한 후 재조합해 인산화 아미노산이 첨가된 표적 단백질을 생산합니다. 생산한 표적 단백질의 인산화 아미노산을 활성화시킨 후 단백질 표면에서 탄소 간 결합을 선택적으로 일으켜 원하는 화학 구조체를 부착하는 방법으로 단백질을 변형했습니다.

교수님께서 개발하신 단백질 변형 기술은 중증 질환을 진단하는 바이오마커 등 향후 응용 연구에 어떤 영향을 줄 수 있을까요? 더불어 단백질 연구의 성장 가능성에 대해서도 말씀해 주세요.

맞춤형 단백질 변형 기술을 활용해 변형 단백질을 제조하면 비정상적인 단백질 변형으로 발병하는 암, 치매 등 중증 질환의 원인을 규명하는 연구가 좀 더 체계적으로 진행될 것입니다. 또한, 이러한 중증 질환을 유발하는 변형 단백질을 바이오마커로 발굴해 질병 진단과 검진에도 매우 유용하게 활용할 수 있습니다.

 

최근 발표된 생명·의료 분야 연구결과 중에서 교수님의 관심을 끄는 흥미 있는 이슈는 무엇인가요?

대한민국 국민의 가장 큰 사망원인인 암 조기 진단과 관련해 희망적인 연구결과들이 발표되고 있습니다. 최근에는 조기 진단이 어렵고 생존 확률도 가장 낮은 췌장암의 신뢰도 높은 종양 표지 단백질, 즉 바이오마커가 발굴됐습니다. 종양 표지 단백질은 다양하고 복잡한 형태로 변형돼, 기존 기술로는 대량 제조가 불가능합니다. 여기에 맞춤형 단백질 변형 기술을 활용해 검증된 바이오마커를 대량 생산하면, 이를 바탕으로 암 조기 검진 기술을 비약적으로 발전시킬 수 있으리라 기대됩니다.


연구자로서, 스승으로서 평소 연구실을 운영하는 기본방침이나 철학이 있다면 들려주세요. 더불어 학생들 또는 연구실 구성원들에게 강조하는 내용도 소개해주세요.

과학의 핵심은 ‘창의적인 사고’입니다. 세상을 바꾸는 위대한 질문, 빅 퀘스천(big question)은 독창적인 연구로 해결되는 경우가 많기 때문입니다. 무한한 상상력에 기반을 둔 자유로운 연구 환경을 조성해야만 창의적인 아이디어가 나오고 열정적으로 연구할 수 있다고 믿고 있습니다. 이러한 환경을 만들어 주기 위해 항상 노력하는 중입니다.

연구자로서 귀감으로 삼으시는 인물이나 스승이 계신가요?

닮고 싶은 훌륭한 연구자들이 꼽기 힘들 만큼 많은데, 저는 이들의 훌륭한 업적을 바탕으로 과학이 만들어낼 또 다른 세상을 꿈꾸고 있습니다. 과학기술의 진보가 곧 세상을 바꾸는 원동력이라고 믿고 있기에, 지금보다 더 발전된 세상을 꿈꾸는 것은 과학자로서 언제나 가슴 설레는 일입니다.


앞으로 교수님의 연구 분야에서 궁극적으로 도전하고 싶은 목표, 이루고 싶은 연구성과는 무엇인가요?

이번 연구 성과를 더욱 발전시켜 아직 극복하지 못한 난치병의 돌파구를 마련하고자 합니다. 작은 연구실에서 이뤄낸 성과가 실제 질병 극복까지 발전해 인류 건강과 복지 향상에 실질적으로 기여하기를 소망합니다.


교수님께서는 어린 시절 과학자를 꿈꾸신 계기가 있으셨나요? 더불어 미래 과학자를 꿈꾸는 어린 학생들에게, 그 꿈을 이룰 수 있도록 도움 말씀 부탁드립니다.

어릴 때는 과학자뿐만 아니라 수많은 꿈을 품고 있었습니다. 대학에 입학해 생화학을 공부하면서 구체적으로 과학자를 꿈꾸기 시작했는데요. 인간의 몸을 이루는 여러 가지 생체 물질과 이들 간 화학 반응, 대사 과정 등에 흥미를 느꼈습니다.

그동안 많은 연구자가 노력했지만, 우리 몸에는 대답해야 할 질문들이 아직도 많이 남아 있습니다. 우리 몸에서 일어나는 여러 현상들에 대한 답을 찾는 과정은 언제나 흥미롭고, 과학은 결국 흥미를 유발하는 현상의 답을 찾는 과정입니다. 그 과정에 흥미를 느껴 과학자를 꿈꾸게 되었습니다. 과학을 좋아하는 학생들도 지금부터 주변 사물이나 현상에 호기심을 갖고 답을 찾으려 노력한다면 자기도 모르는 새, 미래 과학자로 성장하고 있을 것입니다.  

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