## 배경 출아 효모(Saccharomyces cerevisiae) 유전체는 진핵세포 생물학의 기초를 다지는 데 공헌해 왔다. 오랜 연구에도 불구하고 생명 유지에 필수적인 일부 유전자군은 여전히 구체적인 기능 규명이 숙제로 남아있다. Pbr1(YNL181W) 유전자 역시 서열상 산화환원효소(oxidoreductase)와 유사하다는 분석 외에는 구체적인 세포 내 역할이 규명되지 않은 상태였다. 진균류 세포벽은 삼투압을 견디고 세포를 보호하는 핵심 장벽 역할을 수행한다. 세포벽을 구성하는 주요 성분인 베타-(1,3)-글루칸(beta-(1,3)-glucan)을 합성하는 촉매인 Fks1 글루칸 합성효소(glucan synthase)는 복잡한 막관통(transmembrane) 영역을 다수 갖춘 세포막 수송 거대 단백질이다. 이 단백질은 초기 접힘 구조를 형성하기가 대단히 까다로워 불완전하게 생산될 가능성이 상존한다. 이들이 오접힘 상태로 방치되면 세포벽 지지력이 소실되는 문제를 일으킨다. 학계는 세포가 Fks1의 생산과 수송 경로를 조절하는 메커니즘을 규명하는 데 매진해 왔다. ## 핵심 발견 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS) 최근호에 게재된 논문은 미지의 영역이었던 Pbr1 단백질의 작용 메커니즘을 상세히 설명하고 있다. 연구진은 Pbr1이 산화환원 반응보다 소포체(Endoplasmic Reticulum, ER) 품질 관리 시스템에서 작동하는 샤페론(chaperone) 유사 인자라는 사실을 최초로 확인했다. Pbr1은 ER 내부에서 새로 합성된 Fks1에 결합해 성숙 과정을 지원하는 역할을 맡는다. Fks1은 극성 아미노산 잔기가 지질막을 통과하는 친수성 채널 구조 탓에 초기 조립 단계에서 오류가 생기기 쉽다. 형광 이미징 분석에서 Pbr1 결손 효모는 고온 환경에서 정상적으로 발육하지 못하는 성장 결함을 보였다. Pbr1이 없으면 Fks1이 오접힘 상태로 ER 내부에 잔류하다 분해 기전으로 제거되기 때문이다. Fks1 수송량이 감소하면서 세포벽 강도 역시 급락하는 양상이 관찰됐다. 연구진은 유전자 돌연변이 스크리닝과 공침강(co-immunoprecipitation) 기법으로 조절 관계를 입증했다. Pbr1이 Fks1의 친수성 막관통 부위에 임시 도킹해, 소수성 지질 이중층 내부에서 친수성 잔기들이 자리를 잡을 수 있도록 구조를 지탱하는 방식이다. Pbr1이 필수 합성효소의 올바른 외형 형성을 직접 안내하는 보호대 역할을 수행하는 셈이다. ## 의미와 전망 이번 성과는 진균 세포벽 조립의 통제 수준을 소포체 내 생합성 초기 단계로 확장했다. 다중 막관통 영역을 보유한 복잡한 단백질이 소포체를 무사히 통과해 최종 목적지로 향하도록 돕는 세포 내 보증 절차를 조명했다는 학술적 성과를 남겼다. 향후 생체막 단백질의 성숙과 배출 현상을 다루는 세포생물학 전반에 영감을 줄 기반 자료가 될 전망이다. 다만 Pbr1 단백질에 장착된 산화환원효소 도메인이 물리적 결합 외에 실제 환원 반응을 유도하는지에 관한 분자 규명이 추가로 필요하다. Pbr1과 Fks1의 입체적 결합 부위를 옹스트롬 수준에서 포착할 고해상도 저온전자현미경(cryo-EM) 구조 연구도 수행해야 한다. 그럼에도 기능이 불분명했던 필수 유전자의 작동 메커니즘을 설명해 기초 생물학의 퍼즐을 맞춘 사실은 고무적이다.