G-단백질 작동법 밝힌 ‘師弟 교수’의 인생열정

올해 노벨화학상은 호르몬이 인체에 영향을 미칠 수 있도록 하는 신호전달물질인 ‘G단백질’의 작동 원리를 밝혀 신약 개발의 새 장을 연 생화학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 10일(현지시간) 로버트 레프코위츠(왼쪽·69) 듀크대 메디컬센터 교수와 브라이언 코빌카(오른쪽·57) 스탠퍼드대 의대 교수를 올해 노벨화학상 수상자로 선정했다.

노벨위원회는 “세포막에 존재하는 G단백질 연결 수용체(GPCR)의 작동 원리를 밝혀낸 두 사람의 업적은 인체에 대한 지식의 수준을 크게 넓히고 질병 치료에 공헌했다.”고 설명했다.

세포막을 구성하는 막단백질인 G단백질은 외부에서 들어온 신호와 결합해 세포 내부로 전달해 주는 일종의 ‘문지기’다. 도파민·아드레날린·인슐린 등의 호르몬이 각기 다른 G단백질과 결합한다. 하지만 G단백질과 작용하는 호르몬 등의 물질은 크기가 너무 커 세포 안쪽으로 들어갈 수 없다는 점 때문에 실제 어떻게 작동하는지는 오랫동안 궁금증으로 남아 있었다.

레프코위츠 교수는 1968년부터 파장이 아주 짧은 X레이를 세포에 쏘아 반사 또는 굴절되는 모습을 통해 세포 내부를 관찰하는 ‘X레이 회절결정법’을 이용해 G단백질의 작동 원리를 밝히기 위해 애써왔다. 코빌카 교수는 레프코위츠 교수의 제자다. 두 사람은 세포막 내부와 외부를 연결하는 G단백질의 양쪽 끝이 다른 구조를 갖고 있다는 사실을 2007년 밝혀냈다. 물질이 G단백질의 바깥쪽 부분에 닿으면 세포 안쪽에 있는 반대쪽 부분이 변형되면서 세포 내부의 변화를 일으킨다는 것이다. 이 같은 G단백질의 작동 시스템을 ‘GPCR’(G-protein ?coupled receptors)로 부른다.

GPCR은 심장병치료제, 항우울제, 항히스타민제 등 현재 전 세계 신약개발의 40% 이상을 차지한다. 마약중독 역시 GPCR의 문제에서 비롯된다. 코빌카 교수의 제자인 정가영 성균관대 약대 교수는 “코빌카 교수는 수십년간 GPCR 하나만 연구해 왔고, 연구비가 끊기거나 학생을 받지 못하는 등 어려움이 많았지만 열정으로 결국 소원을 성취한 인물”이라고 전했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr