일본 연구진이 수억 년 전 사라진 고대 단백질을 박테리아를 통해 되살리는 데 성공했다.
일본 오사카대 연구팀은 16일(현지시간) 국제학술지 'ACS 오메가'에 고대 미생물 로돕신을 재구성하고 박테리아에서 실험적으로 기능을 확인했다고 밝혔다.
미생물 로돕신은 빛을 감지하거나 이온을 운반하는 등 다양한 기능을 수행하는 단백질이다. 과학자들은 단일 단백질군이 어떻게 다양한 기능을 갖도록 진화했는지 연구해왔다.
하지만 로돕신은 세포막을 관통하는 구조는 비슷하지만, 세포 안팎으로 뻗어 나가는 부분의 서열이 매우 다양해 표준적인 분석 기법으로는 진화 과정을 추적하기 어려웠다.
연구팀은 단백질 서열의 삽입과 결실을 고려하는 새로운 분석법 '콘시스트ASR(ConsistASR)'을 개발해 이 문제를 해결했다. 이 기법으로 '스키조로돕신'과 '헬리오로돕신'이라는 두 종류의 고대 미생물 로돕신 서열을 재구성했다.
재구성된 고대 단백질 서열을 대장균에 주입하자 안정적인 단백질이 생성됐다. 고대 스키조로돕신은 현대의 것과 같이 빛을 이용해 양성자를 운반하는 활성을 보였고, 고대 헬리오로돕신은 이온 운반 기능이 없는 등 각각 현대 단백질과 유사한 특성을 나타냈다.
이시카와 하루토 수석 저자는 "이번 연구는 구조를 고려한 서열 재구성으로 실험적 검증이 가능한 고대 로돕신 전체를 성공적으로 생성할 수 있음을 보여준다"고 설명했다.
연구팀은 개발한 분석 파이프라인을 다른 연구자들도 사용할 수 있도록 공개했다. 이는 다른 고대 단백질의 재구성 및 공학 연구에도 기여해 단백질 진화에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대된다.