2009년 노벨화학상 받은 '리보솜 연구'

항생제 제조 등 제약업계 활용도 높여


올해 노벨화학상은 세포 내 하나의 기관인 리보솜(ribosome)의 구조와 기능을 정확히 밝혀낸 세 명의 화학자들에게 돌아갔다.

리보솜은 RNA와 단백질로 이루어진 복합체로서 세포질 속에서 단백질을 합성하는 역할을 한다.

따라서 리보솜은 DNA 유전정보를 해석해 생명체를 만드는 기능을 맡고 있다고 할 수 있다. 그만큼 리보솜은 생명체에 아주 중대하며 새로운 항생제 개발에 있어 핵심 역할을 수행한다.

1950년대 중반에 루마니아의 세포생물학자인 조지 펄레이드가 전자 현미경을 사용해 처음 발견했다. 리보솜이라는 용어는 1958년 리처드 로버츠가 최초로 제안했다. 세포질에 분포하며 조면소포체의 표면에 부착돼 있다.

모든 생물 종의 세포에서 발견되는 리보솜은 1개의 세포당 1천개에서 많게는 100만 개가 들어 있어 그 입체적 구조를 정확히 밝혀내는 것은 상당히 어려운 일이었다.

이스라엘 아다 요나스와 미국 벤카트라만 라마크리시난, 토머스 스타이츠 등 공동 수상자는 오랜 기간 미해결 과제로 남아 있었던 리보솜의 3차원적 구조를 밝혀내는 데 성공했다.

이들은 리보솜을 결정(crystal) 형태로 만들어 X선결정법(X-ray crystallography)을 통해 사진 형태로 정확하게 그 구조를 밝혀냈다.

X선 결정법이란 결정의 X선회절 현상을 이용하여 결정구조를 조사하는 학문분야로, 결정구조인자(F)의 절대값과 X선회절 세기의 실측값을 비교해 결정 단위격자 속의 원자의 위치를 판정한다.

특히 이들은 리보솜의 구조를 명확히 밝혀냄으로써 리보솜의 핵심 기능인 단백질 합성 메커니즘을 연구하는 데 크게 기여, 항생제 제조를 보다 용이하게 한 것으로 평가된다.

리보솜은 크고 작은 두 개의 소단위체(subunit)로 구성돼 있다. 진핵생물은 세포질에서 리보솜의 두 소단위체를 구성하는 단백질을 생성하고, 이 단백질과 리보솜RNA(ribosomal RNA)를 핵에서 결합시켜 소단위체들을 형성한다. 이렇게 생성된 각각의 소단위체는 세포질에서 결합하여 리보솜을 형성한다. 리보솜은 RNA와 결합하기 위하여 4개의 결합부위(site)를 갖는다.

고려대 김종승 화학과 교수는 "이번 노벨화학상 수상자들은 분자 수준에서 엄청나게 큰 리보솜 단백질의 구조를 원자 수준에서 보여줌으로써 리보솜의 기능을 밝혀냈다"며 "병을 일으키는 세균의 리보솜을 공격하는 항생제를 리보솜의 구조를 밝힘으로써 개발할 수 있는 길을 열었다"고 말했다.