UT 사우스웨스턴의 스티븐 맥나이트, 2025 앨버트 라스커 기초 의학 연구 상 수상

스티븐 맥나이트 박사는 UT 사우스웨스턴에서 줄기세포를 박동하는 심장 근육으로 전환하는 화합물을 추적한 지 10년이 넘었다.

그 탐색은 독일 막스 플랑크 다학제 과학 연구소의 디르크 괴를리히와 함께 놀라운 발견으로 이어졌다. 일부 단백질은 저복잡성 영역을 가지고 있어, 이는 우리가 그동안 가정해온 것처럼 항상 고정된 형태로 구부러지지 않는다는 것이다. 이러한 연구로 두 과학자는 2025 앨버트 라스커 기초 의학 연구 상과 $250,000의 상금을 수상하게 되었다.

라스커 재단은 이 상금을 두 과학자가 나누게 된다고 발표했다. 라스커 상은 사람들의 건강을 개선하고 과학에 대한 공공의 이해를 높이는 기초적인 발견을 조명하는데, 미국에서 ‘노벨상’이라 불리기도 한다.

지난해에는 UT 사우스웨스턴의 미생물학 교수 제임스 첸이 면역 체계가 세포 내부로 불법 유전자(wayward DNA)가 들어왔을 때 이를 감지하는 효소를 발견한 공로로 같은 라스커 상을 수상한 바 있다.

라스커 재단이 발표한 내용에 따르면, 맥나이트와 괴를리히는 “생물학의 기본적인 측면에 대한 우리의 이해를 변화시켰다”고 했다. 맥나이트는 인터뷰에서 자신의 연구가 노화 생물학 및 알츠하이머와 같은 신경퇴행성 질환에 대한 잠재적인 전략을 여는 새로운 연구 경로를 열었다고 밝혔다.

단백질 생산의 비밀
우리가 가진 DNA의 일부만이 단백질을 생성하며, 이 단백질은 신호를 전달하고 신진대사를 주도하며 세포에 형체를 부여한다. 맥나이트는 “대부분의 단백질은 매우 복잡하고 긴 20개의 아미노산으로 이뤄진 사슬로 구성되어 있으며, 아름다운 구조로 접힌다”고 말했다.

생물학계는 60년간 아미노산 서열이 3D 구조를 결정하고 이 구조가 단백질의 역할을 결정하는 간단한 규칙에 의존해왔다. 이러한 틀은 단백질들 간의 패턴을 설명하기도 했다. 비슷한 형태를 가진 단백질들은 일반적으로 유사한 결합 파트너를 선호하며, 과학자들은 이를 기반으로 단백질을 가족 단위로 분류한다. 그래서 구조가 유사한 단백질들은 일반적으로 세포 내에서나 신체 전반에서 관련된 작업을 수행한다.

하지만 맥나이트가 이러한 규칙을 따르지 않는 단백질, 즉 그가 애칭으로 부르는 “못생긴 오리” 단백질들을 발견했을 때 그는 놀라움을 금치 못했다.

발견의 길은 10여 년 전, UT 사우스웨스턴의 동료가 발견한 신비한 화합물에서 시작되었다. 이 화합물은 배아 줄기 세포를 심장 근육으로 전환시키는 신비한 효과를 가지고 있었다. 그러나 그 과정의 이유는 명확히 밝혀지지 않았고, 동료는 이를 맥나이트에게 넘겼다. 맥나이트는 이 화합물이 단백질 300개에 달하는 여러 단백질에 달라붙는 것을 목격했다.

“이건 말도 안 돼, 별로 흥미롭지 않을 거야”라고 그는 처음 발견했을 때의 반응을 전했다.

맥나이트와 그의 동료는 이러한 단백질들이 유전자 지시를 전달하는 RNA에 결합한다는 것을 알아냈고, 반복적인 아미노산 서열, 즉 저복잡성 영역이 발견되었다. 이와 같은 반복적인 서열은 수년 간 인간 단백질의 약 20%를 차지해 왔지만, 오랫동안 기능이 없는 ‘잡동사니’로 여겨졌다.

그의 발견 이후
맥나이트와 괴를리히는 저복잡성 영역을 가진 단백질이 세포 내부를 정리하는 데 도움을 준다는 것을 보여주었다. 이들은 단백질이 모여서 작업을 하고 더 이상 필요하지 않을 때 떨어져 나가는 단기 구조를 형성한다.

이러한 빠른 화학 반응은 알츠하이머, 파킨슨, 헌팅턴병과 같은 질병의 특징인 단백질의 변형 및 응집을 설명하는 데 기여할 수 있다.

나이가 들수록 이러한 형태가 없는 단백질은 느슨하고 역동적인 상태에서 긴 안정적인 사슬로 변화하는 경향이 있다. 일부 신경퇴행성 질환에서는 유전자 돌연변이가 변형을 야기하며, 다른 경우에는 그 원인이 불분명하다.

“나이가 들면서 이러한 일이 발생할 가능성이 높아진다”고 맥나이트는 말했다. “노화와 관련된 것이 무엇인지, 이러한 단백질의 응집을 초래하는 것은 무엇인지에 대한 질문에 대한 탐구가 처음 시작되는 단계에 있다.”

현재로서는 더욱 깊이 있는 연구가 필요하며, 맥나이트는 젊은 과학자들에게 다음 발전의 기회를 남기고 싶다고 밝혔다. 그는 라스커 상 수여에 대해 담담한 반응을 보이며 “하루 동안 왕이 되는 것 같아 정말 멋지다”며 “달라스 지역 사회가 이러한 신비한 과학적 발견을 지원한 것에 대해 큰 특권으로 생각한다”고 덧붙였다.

이미지 출처：dallasnews