단백질 분해 신약 개발을 위한 대규모 분석 데이터베이스 공개  

- 수학 및 계산 생물학 분야 대표 학술지 DATABASE지 게재 (JCR 기준, Top 13) -

- 슈퍼컴퓨터를 활용, 분자 동역학적 계산 통해 유전자 쌍의 결합 친화도 제공까지 -

표적 단백질 분해 기술 (TPD)은 특정 단백질을 타겟으로 하여 분해시키는 최신 약물 개발 기술이다. 표적 단백질 분해시 E3 리가아제는 TPD 작용 과정에서 표적 단백질의 *유비퀴틴화(ubiquitination)를 통해 분해를 촉진하는 역할을 한다. 따라서 E3 리가아제 유전자의 조직별 발현 특성은 TPD 개발에서 필수적으로 고려되어야 하는 요소다. 하지만 인체 내 600종 이상 존재하는 E3 리가아제 유전자의 발현 특성을 포괄적으로 분석하여 제공하는 대규모 분석 정보는 충분하지 않은 실정이다.

* 유비퀴틴화(ubiquitination) :세포 내에서 유비퀴틴이라는 작은 분자가 결합하는 과정. 단백질 분해를 촉진하는 신호로 작용함

한국과학기술정보연구원(이하 KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단의 백효정 박사 (UST-KISTI 부교수) 연구팀은 (UST 연합 과학 기술대학원 오천용 학생 1저자) GTEx 컨소시엄 승인을 통해 확보한 2,900명의 전사체 데이터를 분석했다. 이를 통해 정상 조직내 E3 리가아제와 상호 연관된 약 90만 건의 조직 특이적 유전자 쌍을 도출하였고, 조직 특이적 작용이 가능한 TPD 후보 유전자군을 선발하고 이를 공개하였다 (https://eliahdb.org).

첫 TPD drug의 임상 진입 이후, 국내-외 수많은 제약회사의 TPD drug 연구개발이 가속화되고 있다. 특정 질환치료를 위한 TPD drug 개발을 위해서는 정상인의 조직 데이터를 대조하는 것은 필수적인 과정이다. 그러나 큰 규모의 정상 조직 전사체 발현 정보를 분석하는 것은 많은 비용과 시간이 소요된다. KISTI 디지털 바이오 컴퓨팅 연구단은 오믹스 분야 분석 전문성과 슈퍼컴퓨팅/초고성능 컴퓨팅 기반 병렬 분석 기술을 바탕으로 대규모 전사체 분석과 단백질 결합 계산 난제를 해결함으로서 최신 신약 개발 기법인 TPD 기반 약물 개발 효율화를 지원하였다. 

해당 데이터베이스는 국가바이오데이터스테이션(K-BDS)에도 탑재되어 국내 연구자들이 안정적이고 자유롭게 사용할 수 있게 할 계획이다.

이번 연구 결과는 10월 13일(한국 시간) 수학 및 계산 생물학 분야 대표 SCI학술지 Database 온라인판에 게재 된다. 논문 제목은 ELiAH: the atlas of E3 ligases in human tissues for targeted protein degradation with reduced off-target effect 이다.