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[IT뉴스]‘세포골격도 재활용’ 세계 첫 규명…노화연구 새 패러다임 제시

온카뱅크관리자

2026-07-01 17:57:34

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> [대한민국 과학기술인상] 7월 수상자에 노성훈 서울대 생명과학부 교수 핵심 단백질 손상되면 고쳐서 쓰는 세포 뼈대 ‘품질관리 원리’ 밝혀내 퇴행성 뇌질환·암 치료 발판 마련 초저온전자현미경 연구체계 구축 정밀의료·바이오산업 발전에 기여 
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 <img alt="노성훈 서울대 생명과학부 교수가 1일 서울 관악구 본교 연구실에서 학생들에게 단백질의 3차원 구조를 설명하고 있다. 사진 제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/seouleconomy/20260701174703874ecnp.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="qFRo49jJWP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/seouleconomy/20260701174703874ecnp.jpg" width="658">
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 노성훈 서울대 생명과학부 교수가 1일 서울 관악구 본교 연구실에서 학생들에게 단백질의 3차원 구조를 설명하고 있다. 사진 제공=과학기술정보통신부
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 “노화의 핵심 특징 중 하나는 세포가 정상적인 기능에 필요한 단백질을 제대로 만들어내지 못하게 된다는 점입니다. 세포골격 연구는 세포가 단백질을 단순히 생산하는 데 그치지 않고 이를 정교하게 조직하고 배치하는 시스템을 갖추고 있음을 보여줍니다. 이 원리를 규명하면 노화의 진행과 손상된 조직의 재생 능력 회복을 이해하는 데 중요한 단서를 얻을 수 있을 것으로 기대합니다.”
 과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘대한민국 과학기술인상’ 7월 수상자로 선정된 노성훈 서울대 생명과학부 교수는 1일 세포골격 재생 원리 연구의 의미를 이같이 밝혔다.
 노 교수는 단백질 항상성과 세포 재생 분야의 세계적 연구자로 꼽힌다. 2004년 LG생명과학에서 연구를 시작해 미국 스탠퍼드대를 거치며 단백질 항상성과 구조생물학 분야에서 꾸준히 성과를 축적해왔다. 특히 논문 저널 게재 비중 25%를 기록하며 연구의 질적 우수성도 인정받고 있다. 2018년부터는 서울대에서 과기정통부 기초연구사업 우수신진연구와 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받아 초저온전자현미경 연구 플랫폼을 독자적으로 구축했다. 2022년에는 단백질 접힘의 동역학적 과정을 규명한 연구를 국제 학술지 셀(Cell)에 발표하는 등 구조생물학 분야를 선도하고 있다.
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 <img alt="노성훈 서울대 생명공학부 교수. 사진 제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/seouleconomy/20260701174705252cqgb.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="Bf8eb7nQT6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/01/seouleconomy/20260701174705252cqgb.jpg" width="658">
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 노성훈 서울대 생명공학부 교수. 사진 제공=과학기술정보통신부
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 노 교수의 연구를 관통하는 키워드는 ‘생명은 어떻게 기능을 가진 분자를 만들고 유지하는가’다. 세포 안에는 수많은 단백질이 존재하지만 단백질이 만들어졌다고 해서 곧바로 기능을 하는 것은 아니다. 올바른 모양으로 접히고 필요한 곳에 배치되며 손상되면 다시 수리되거나 교체돼야 비로소 생명 활동이 가능해진다. 노 교수는 “단백질이 기능을 갖기까지의 과정을 분자 수준에서 이해하고자 했다”며 “단백질 접힘, 세포골격 형성, 분자 조절 인자의 작동, 노화와 질병의 발생은 결국 세포가 기능성 분자를 만들고 유지하는 능력과 깊이 연결돼 있다”고 설명했다.
 노 교수는 생명과학의 오랜 난제로 남아 있던 세포골격의 형성과 재생 과정을 규명한 성과를 인정받았다. 세포골격은 세포의 형태 유지와 물질 수송, 세포 분열에 필수적인 구조다. 하지만 노화와 질병이 진행되면 세포골격이 손상돼 불안정해지고 재생 능력도 떨어진다. 세포골격 이상은 신경퇴행성 질환, 암, 근육질환 등과 밀접하게 관련돼 있지만, 세포골격이 분자 수준에서 어떻게 형성되고 재생되는지는 구체적으로 밝혀지지 않았다.
 노 교수는 ‘세포의 뼈대’ 자체에 집중했던 기존 연구의 한계를 넘어 세포골격의 핵심 단백질인 튜불린을 관리하는 샤페론 단백질에 주목했다. 튜불린은 세포골격의 한 종류인 미세소관을 이루는 핵심 단백질로 세포 안 물질 운반과 세포 분열에 필수적이다. 샤페론은 단백질이 정상적인 구조로 접히고 기능하도록 돕는 세포 안 조절 인자다. 연구팀은 초저온전자현미경을 활용해 튜불린과 샤페론이 결합하는 과정을 원자 수준에서 분석하고, 튜불린이 생성되고 재활용되는 전 과정을 세계 최초로 규명했다.
 연구 결과 여러 샤페론 단백질은 각각 따로 작동하는 것이 아니라 하나의 초대형 복합체를 이뤄 튜불린을 관리하는 것으로 나타났다. 이 복합체는 정상적인 튜불린만 선별해 세포골격 조립에 쓰이도록 돕고 손상되거나 잘못 조립된 튜불린은 다시 분해해 재활용했다. 세포골격이 한 번 만들어진 뒤 그대로 유지되는 구조물이 아니라 지속적으로 점검·수리·재활용되는 ‘양방향 품질관리 시스템’에 의해 유지된다는 사실을 밝힌 것이다.
 이번 성과는 세포골격 연구의 관점을 구조 형성에서 재생·복구 메커니즘으로 확장했다는 점에서 의미가 크다. 특히 세포 안에서 단백질을 만들고 접고 고치고 분해하는 과정은 노화와 퇴행성 뇌 질환 연구의 중요한 주제로 떠오르고 있다. 알츠하이머병이나 파킨슨병 같은 신경퇴행성 질환은 잘못 접힌 단백질이나 손상된 단백질이 세포 안에 쌓이는 현상과 관련된다. 세포골격 단백질의 품질관리 원리를 이해하면 신경세포 기능 저하와 질병 발생 과정을 설명하는 데 도움이 될 수 있다.
 초저온전자현미경 연구 인프라를 국내에 구축하고 발전시켜 온 점도 높이 평가된다. 서울대 세포거대분자이미징 핵심지원센터(CMCI)는 첨단 이미징 장비와 분석 기술을 기반으로 국내외 연구자들에게 개방형 연구 플랫폼을 제공해왔다. 노 교수는 “초저온전자현미경 연구 인프라는 감염병, 암, 노화, 신경 질환 등 폭넓은 바이오헬스 연구에 활용될 수 있어 미래 정밀의료와 바이오 산업 발전의 기반이 될 것으로 기대된다”며 “기능성 단백질을 안정적으로 생산하고 유지하는 원리를 이해하는 것은 세포치료제, 조직 재생 기술, 노화 제어 기술 등 차세대 바이오 기술의 기반이 될 수 있다”고 말했다.
 대한민국 과학기술인상은 최근 3년간 독창적인 연구 성과로 과학기술 발전에 기여한 연구자를 매월 1명 선정해 과기정통부 부총리상과 상금 1000만 원을 수여한다. 과기정통부는 2026년부터 기존 ‘이달의 과학기술인상’ 명칭을 ‘대한민국 과학기술인상’으로 격상해 운영하고 있다.
 서지혜 기자 wise@sedaily.com
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