박 형 순

다이아텍코리아㈜ 부사장E-mail: hspark@diatech.co.kr

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특별기고

프로테오믹스, 어떻게활용할수있을까?

현대바이오연구의한획으로자리매김한게놈프로젝트는

약 2~3만여개의인간유전자에대한정보를밝혔다. 이성과

는생명현상의이해를위해유전자간상호관계에얽힌문제

를 풀어야 한다는 더 큰 과제를 던져 주었으며 유전체학

(genomics)이라는 바이오 분야의 탄생으로 이어졌다. 더불어

세포내여러기능들을실질적으로담당하는단백질들의집합

체인단백질체(preoteome)에 대한의미도새롭게인식되었고

이런단백질체를연구하는단백질체학즉, 프로테오믹스(pro-

teomics)라는학문분야가주목을받게되었다. 프로테오믹스

는유전정보에의해발현되는단백질체를대상으로단백질들

을동정하고, 특성을분석하며, 종합적인정량정보를얻어내는

학문분야로단백질체의전사후수식, 단백질간의상호작용, 그

리고특정단백질및그와상호작용하는단백질들의구조적인

특성까지연구하는분야로그개념이확장되고있다.

그러나단백질체연구에는몇가지어려운점이있다. 대표적

으로단백질체의복잡성(complexity)과샘플내에존재하는단

백질들농도의광범위함(a wide dynamic range in concen-

tration)을들수있다. 2~3만여개정도의유전자정보가단

백질로 표현되면 splicing isomers와 중요한 전사 후 수식된

단백질들을포함하여약백만개에달하게된다1,2. 또한유전체

는세포간의차이가없이일정한양이존재하고PCR이라는방

법으로증폭이가능하여낮은농도의유전자라고하더라도분

석이가능할수있지만단백질체는세포마다주어진환경에따

라그양과종류가달라지는특성이있을뿐아니라단백질을

증폭할수있는방법이없어양이적을경우분석의어려움이

있다. 세포내단백질들의농도는가장낮은것과가장높은것

이106 정도의차이를가지고있고특히혈장이나혈청내에존

재하는 단백질들의 경우는 1010 정도의 농도 범위로 존재하고

있어동일한조건과방법으로한번에분석하는데어려움이있

다3,4.

이러한 문제점들은 질량분석기기의 급속한 발전으로 어느

정도해결되고있지만아직까지도기기의성능만으로는해결할

수없는부분이많아분석의조건과샘플을준비하는방법의개

발등을통해어려움을해결하고자하는노력들이지속되고있

다.

위에서 언급했듯이 프로테오믹스 분야의 급속한 발전은 분

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야의특성상최첨단기기의발전에그기반을두고있으며그

중심에질량분석기가있다. 질량분석기를이용하는분석방법

인질량분석법은학문분야의한부분으로연구개발되고있으

면서도화학, 생물학, 물리학, 의학등다양한분야에서활용되

고있다. 바이오연구분야에서질량분석법을이용한분석의활

용도는 최근 20년 급속하게 늘어나면서 중요한 테크놀로지의

하나로인식되고있다. 특히질량분석법의이온화방법중에서

거대분자를이온화시킬수있는ESI, MALDI (electrospray

and matrix-assisted laser desorption-ionization )와같은

soft ionization 기술이개발되면서바이오연구분야에서질량

분석법을이용한분석의활용이가능하게되었다. 이기술이바

이오연구에크게기여했다는것은2002년노벨화학상수상자

로 ESI와MALDI 기술을바이오연구에활용할수있는길을

열어준두명의과학자John B. Fenn와Koichi Tanaka가선

정된것으로도알수있다5. 이와같은획기적인기술의발달로

질량분석법을이용하여할수있는연구의범위가급격히늘어

나게 되었고 이를 기반으로 바이오 연구에서 프로테오믹스의

중요성역시점차증대되게되었다.

이 은 바이오 연구자들이 프로테오믹스를 연구 현장에서

직접적으로활용할수있도록도움을주는것을주된목적으로

하고있다. 그런데프로테오믹스의활용을위해서는질량분석

기를이용한단백질체분석의원리를이해하는것이우선되어

야한다. 따라서질량분석기의기본적인원리를이해하는것이

프로테오믹스에대한이해와함께바이오연구에활용할수있

는길을찾을수있는지름길이라할수있겠다. 이러한의미에

서질량분석기대한간략한설명과함께단백질체를분석하는

방법에대한이해를도울수있는질량분석법에대한설명을시

작으로바이오연구에활용할수있는프로테오믹스란어떤것

이있는가를다뤄보고자한다.

질량분석법(mass spectrometry)이란?

질량분석법은 가스 상태에서 이온화된 분석 물질을 측정하

는방법이다. 질량분석법에사용하는질량분석기는분석물질

을 이온화 시키는 이온화 장치(ion source), 이온화된 물질의

m/z (mass to charge ratio) 값을측정하는질량분석부(mass

analyser) 그리고이온의수를측정하는검출기(detector) 부분

으로구성된다 (그림1) 5. 질량분석기를통해얻은신호는컴퓨

터의프로그램을이용해데이터프로세스단계를거쳐스펙트

럼을 얻게 된다. 이상의 구성 요소 중 질량분석기를 특징짓는

주요한부분은이온화장치와질량분석부이다. 앞에서언급한

ESI, MALDI 등이다양한종류의이온화장치중에서바이오

물질을 이온화 시키기에 적절한 이온화 장치라고 할 수 있다.

이외에도분석하고자하는분석물질의종류와성질에따라다

양한종류의이온화장치가개발되어있다(표1) 6.

그림 1.질량분석기의기본적인구조 (출처: Lane C. S. “Mass spectrometry-based proteomics in the life sciences”Cell. Mol.Life. Sci. 2005, 62, 848?869)

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이온화된 분석물질의 m/z 값을 측정하는 질량분석부 역시

다양한종류가개발되어있고분석하고자하는목적과필요에

따라선별하여사용되고있다 (그림 2, 표 2)6,7. 이 질량분석기

의전체성능에가장큰 향을주는것이이질량분석부라고

할수있고기술의혁신이가장많이집중되고있는부분이라

고할수있다. 질량분석기를구별해서명명하는일반적인방법

은질량분석기의핵심적인부분인이온화장치와질량분석부의

종류를결합해서명명하는것이다. 예를들어MALDI-TOF라

는기기는MALDI라는이온화장치와TOF라는질량분석부를

가진기기라고할수있고ESI-QTOF 는ESI라는이온화장치

와Quadruple-TOF라는질량분석부로구성된기기라고할수

있다.

표 1. 이온화장치(ion source)의 종류및특성 (출처: http://masspec.scripps.edu/mshistory/whatisms_details.php#Basics)

그림 2. 바이오 물질을 이온화 시킬 때 많이 사용하는 대표적인 이온화 장치 (ESI, MALDI) (출처: Aebersold R., Mann M. “Massspectrometry-based proteomics”Nature 2003, 422, 198-207

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어떻게질량분석법으로단백질을동정(identification)할수있을까?

질량분석법 기반 프로테오믹스는 혼합되어 있는 복잡한 시

료내에서단백질들을동정할수있는가장우수한기술이라고

할수있다. 단백질을동정하기위해서질량분석법기반프로테

오믹스는크게6단계의과정을거치게된다6. 1) 샘플분리분획

단계, 2) 펩타이드형성단계, 3) 크로마토그래피를이용한펩

타이드분리및이온화단계, 4) 1차MS 분석, 5) 2차MS 분석

그리고 6) 데이터베이스 비교 분석 및 단백질 동정 단계 등이

기본적인과정이다. 질량분석법을이용한단백질동정을위해

표 2. 질량분석부(mass analyser)의 종류및특성 (출처: http://masspec.scripps.edu/mshistory/whatisms_details.php#Basics)

그림 3. 대표적인 질량분석부(mass analyser)의 종류 및 이온의 흐름도. a) TOF (Time of flight) with reflector b) TOF-TOF c)Triple quadrupole or linear ion trap d) QTOF (quadrupole time of flight) e) ion trap f) FT-ICR (fourier transform ioncyclotron resonance ) (출처: Aebersold R., Mann M. “Mass spectrometry-based proteomics”Nature 2003, 422, 198-207)

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서는단백질을펩타이드로만들어준후질량분석기를이용하

여펩타이드들의mass 값을얻고각펩타이드를다양한에너

지 하에서 다시 절편화 시켜 최종적으로 이에 대한 tandom

mass 데이터를얻게된다. 이렇게얻은펩타이드의mass 정보

와데이터베이스에존재하는펩타이드들의이론적인mass 정

보를비교하여가장유사한후보를찾아낸후, 후보펩타이드를

포함하는단백질을데이터베이스내의정보를비교분석하여동

정하게된다. 단백질동정을잘하기위해서는각단계별로최

적화된 조건들을 찾아내고 이 조건하에서 분석이 진행되어야

한다. 프로테오믹스라는테크놀로지가단순히질량분석기의성

능만으로좋은결과를낼수없는이유가결과에 향을미치는

요인들이이러한분석과정에무수히많이존재하기때문이라

고할수있다. 단백질의분리분획단계, 펩타이드형성및농

축단계등시료를준비하는단계에서사용되는다양한생화학

적인방법들이분석의효율및민감도에큰 향을줄뿐아니라

펩타이드를분리하는크로마토그래피방법의최적화유무에따

라서도분석의결과들이달라질수있게된다. 즉프로테오믹스

라는 분야는 질량분석기의 성능과 조건의 최적화뿐만 아니라

샘플을다루는다양한생화학적방법의최적화그리고데이터

를분석하는인포메틱스부분의최적화까지동시에이루어졌

을때최적의결과를얻을수있게되는것이다. 다양한분야가

접목이된복합적인분야라고할수있겠다.

바이오연구에프로테오믹스의활용

a. 단백질 동정(protein identification)

프로테오믹스가바이오연구에활용되는가장잘알려진경

우는역시미지의단백질동정이라고할수있다. 새롭게찾아

내었거나혼합된시료에서분리한단백질또는원하는단백질

이외에얻어지는오염된단백질등이무엇인지를알고싶을때

사용할수있는방법이질량분석법을이용한단백질의동정이

라고 할 수 있다. 생화학적인 방법에서 많이 사용하는 SDS-

PAGE나 size exclusion chromatography로 단백질들을 분

리하고, 분리한분획에포함된단백질들을동정하여원하는단

백질의정보를얻게된다.

b. 단백질체 프로파일링(Differential expression

profiling)

프로테오믹스라는분야가주목을받으면서급성장하고있는

이유중의하나는새로운바이오마커를발굴하고자하는바이

오연구자들의목적에부응할수있는기술적인가능성인단백

질체를통합적으로분석할수있다는특징을가지고있기때문

이다. 프로테오믹스를통한바이오마커발굴은샘플들간에존

재하는단백질들의차이를비교분석하여각샘플들이가지는

그림 4. 질량분석법을 이용한 단백질 동정(protein identification) 과정 (출처: Lane C. S. “Mass spectrometry-based proteomicsin the life sciences “ Cell. Mol. Life Sci. 2005, 62, 848-869)

그림 5. 단백질동정과정

단백질체의특성을찾아냄으로써샘플들의생물학적기능들을

규명하고이러한기능을대표할수있는바이오마커를발굴하

는것을목표로하고있다. 프로테오믹스가가지고있는단백질

체의통합적인분석기능을최대한활용한분야라고할수있다.

c. 상호 작용체 분석(Interactome analysis)

세포내신호전달과정에DNA-단백질또는단백질간의상

호작용이 중요한 역할을 하고 있으며, 특정 DNA나 단백질과

상호작용하는단백질들을찾아내어신호전달과정에관여하는

단백질들을밝히기위해많은바이오연구자들이노력하고있

다. 프로테오믹스가 이러한 연구에 유용하게 활용될 수 있다.

연구자들이 단백질-단백질 상호작용을 확인하는 방법으로 이

용하는 IP (immune-precipitation) 과정이나DNA에결합한

단백질들을추출한후, 상호작용하는단백질들을동정하여상

호작용체를통합적으로규명하는방법이그것이다. 아래그림

은 프로테오믹스를 활용하여 단백질 상호 작용체를 분석하는

방법을도식화한것이다8. 상호작용체를분석하는과정에는반

드시타깃과상호작용하는 specific binding partner와 타깃

과상호작용하지않는non-specific binding partner를구분

할수있는방법을도입해야만정확한분석을할수있다.

d. 단백질 전사 후 수식 분석(post-translational

modification, PTM)

프로테오믹스를 이용한 단백질 분석 중에서 바이오 연구자

들이 가장 관심을 가지는 분야가 phosphorylation을 비롯한

단백질의 PTM 분석이다. 유전체분석을통해서얻을수없는

정보가운데대표적인것이단백질의PTM이다. 이를분석하기

위한 고전적인 방법인 western blot을 통한 분석은 인산화와

같은특정PTM에만효과적으로이용되고있고좋은항체가있

어야만 분석이 가능할 뿐만 아니라 PTM의 위치 즉 단백질의

어느 시퀀스에 PTM이 되어 있는 가를 확인하기는 힘든 점이

있다. 하지만질량분석법을이용한PTM의분석은질량의차이

가발생하는PTM이라면어떤전사후수식이어느위치에나

타나는 지를 정 하게 분석할 수 있다. 질량변화가 있는 전사

후 수식인 phosphorylation, acetylation, methylation,

nitration, ubiquitination 등 대부분의 PTM에 대하여 모두

적용이가능하다.

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그림 7. IP/MS 방법으로 단백질 상호작용체를 분석하는 과정 a) IP 과정과 프로테오믹스를 이용한 단백질 상호작용체 분석 과정 b)IP/MS 결과로얻어지는 specific binding protein 과 non-specific bindingprotein (출처: Malovannaya A et al. “Streamlined analysisschema for high-throughput identification of endogenousprotein complexes”Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107,2431-2436)

그림 6. 단백질프로파일링과정

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e. 단백질 정량 분석(quantitative proteomics)

단일단백질이나시료안의단백질총량을분광학적인방법

으로정량하거나특정단백질의양을항체를이용해상대적으

로정량하는western blot, ELISA 등과같은고전적인생화학

적방법을이용한단백질의정량방법은아직까지도바이오연

구자들이널리사용하는방법이다. 정성적인방법으로만인식

되었던프로테오믹스가기기와더불어다양한기술의발전으로

정량적인분석이가능한단계로도약하게되면서이제는단백

질을정량적으로분석하는것을질량분석법으로대체하고자하

는 움직임이 시작되고 있다. 어떻게 이러한 일이 가능해졌을

까? 질량분석법을 이용한 단백질의 정량분석은 크게 labeled

quantification과 label free quantification 두가지로분류할

수있다. Labeled quantification은안정적인동위원소를포함

하는화합물표지자를단백질이나펩타이드에연결한후동위

원소를포함하지않은화합물표지자를연결한단백질이나펩

타이드와 비교하여 상대적으로 각 샘플에 포함된 단백질들의

양을정량하는방법이다. Label free quantification은위와같

은표지자연결없이샘플간단백질의농도차이를질량분석법

을이용하여상대적으로정량하는방법이다.

- Labeled protein quantification7,9

Stable Isotope Labeling with Amino acid in Cell cul-

ture (SILAC)

SILAC은 2002년 CEBI (Center for Experimental

Bioinformatics) 소속의 Mann 그룹에서 개발된 정량 분석용

proteomics 분석 방법으로, 주로 2H(water), 13C(glucose),15N(Ammonium) 등과같은동위원소로치환된아미노산을이

용한다. 세포는성장에필요한필수아미노산을외부로부터받

아들여야 하기 때문에 이를 이용하여“heavy isotope”과

“light isotope”이각각표지된아미노산을넣은배지에두그

룹의세포를각각배양하면, 배지내에존재하는아미노산을세

포가받아들여세포의성장과분열과정에서계속이용되기때

문에 각각“heavy isotope”가 표지된 세포 그룹과 표지 되지

않은(light isotope) 세포그룹으로나뉘게된다. 이는대사적인

결합에기초하기때문에세포들이분열함에따라100% 표지가

가능하다는장점을가지고있다. 또한화학적인표지방법에서

처럼남은 isotope를제거하는과정이없는등실험방법이단

순하다는장점도가지고있다.

그림 8. 단백질전사후수식분석(post-translational modification, PTM)의 예

Isotope tagging by chemical reaction

대표적인 방법으로 Isobaric Tags for Relative and

Absolute Quantification (iTRAQ) 방법이있다. iTRAQ의경

우먼저단백질을 trypsin등의효소를이용하여 digestion 한

후모든N-term과 lysine 아미노산기를갖는peptide에등질

량을 갖는 화합물(isobaric reagent)을 결합하는 방법을 이용

하여 단백질의 정량 및 정성 분석이 가능하다. isobaric

reagent는리포터(reporter), 밸런스(balance), 반응(reactive)

그룹으로구성되어있다. iTRAQ은각기다른조건에서준비된

최대 8가지의 sample를비교분석할수있다. 네가지시료로

부터 만들어진 peptide들의 경우 iTRAQ에 의해 동위원소로

표지되면 reporter 그룹은MS/MS spectrum에서각각m/z

값이(+1 charge) 114, 115, 116, 117을갖는정량분석을가능하

게하는ion peak을생성하는네가지가있으며, balance 그룹

은 각각 m/z값이(+1 charge) 31, 30, 29, 28으로 구성되어

iTRAQ에의해처리된네가지 sample들이모두같은질량을

같게하도록되어있다. 이로인해동위원소에치환된 peptide

가같은m/z값을갖기때문에MS spectrum 상에서동위원소

에치환된peptide의 intensity가증가되어민감도가증가하게

된다. 또한 reporter 그룹의 isobaric reagent를 통하여생성

된 114, 115, 116, 117의 ion peak을 이용하여 그들의 peak

area를비교하여각기다른조건에서발현된단백질들의상대

정량이가능하며네가지의peptide들은같은fragment pat-

tern을가지므로MS/MS spectrum을통해peptide의 amino

acid sequence를확인함으로써단백질을ID도할수있다.

Stable isotope incorporation by enzyme reaction

효소를 이용해 단백질을 펩타이드로 만드는 과정에서 용액

을 18O으로표지된heavy water를사용하게되면펩타이드의

c-terminal에 18O 이표지되게된다. 표지되지않은물을사

용하여 가수분해한 펩타이드와 혼합한 후 질량분석법에 의해18O/16O 펩타이드의 비율을 비교하여 상대적인 양을 분석하는

방법이다.

- Label free protein quantification

MRM (Multiple Reaction Monitoring)

시료안에존재하는미량의특정단백질들을표지없이동시에

수십개에서수백개를정량할수있기때문에동시에다수의타

깃바이오마커를정량적으로측정해야할경우유용한대표적인

정량 방법이 MRM (Multiple Reaction Monitoring)법이다.

MRM을이용한정량분석방법은▲이온화원에서생성된이온조

각중특정이온(precursor ion, parent ion)을선택적으로충돌

관에전달 (Q1 질량필터) ▲ Q1에서선택되어진전구이온만이

충돌관으로이동하여내부충돌기체와충돌함으로써쪼개진생

성이온(product ion, daughter ion)을생성하여Q2로전달 (충

돌관) ▲충돌관에서생성된이온중특징적인이온만선택적으

로검출부로전달 (Q2 질량필터) 등의과정을거쳐분석이이루

어진다. 이런MRM 분석법을이용하면동일질량을가진분석

물질과방해물질의전구이온이Q1을통과하더라도충돌관의충

돌유도반응을통해생성이온이다르게나타나므로Q2에서분

석물질에대한생성이온만검출부로이동되어완전한목적성분

만의정보를검출하여탁월한선택성과감도로분석할수있다.

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그림 9. 다양한 labeled protein quantification 방법 (출처:Aebersold R., Mann M. “Mass spectrometry-based pro-teomics”Nature 2003, 422, 198-207)

AQUA(Absolute QUAntification of proteins) 분석법

AQUA 분석법은합성된IS (internal standard) 펩타이드를

이용하여분석하고자하는단백질의시료내에존재하는양을

측정하는분석법이다. 분석하고자하는단백질이나phospho-

rylation과 같은 post-translational modification에 대하여

우선IS 펩타이드를선택하여합성하고, 특성을분석하여, LC-

MS/MS 조건을최적화한다. 이때는IS 펩타이드의LC 에서의

retention time, 이온화 효율, MS/MS에 의한 분자 절편화

(molecular fragmentation via collision-induced frag-

mentation)등에관한정보들을얻은후, MS/MS에의한분자

절편들중특정 IS peptide를가장잘표현할수있는분자절

편을 선택하여, LC-SRM(selective reaction monitoring; a

method monitoring the selective transition from parent

ion to daughter ion) MS/MS 조건을설정한다. 이러한조건

들을이용하여, 생물학적시료에서준비된단백질시료에존재

하는특정단백질의양을일정하게넣어준 IS peptide의양과

비교하여 정량 분석을 수행한다. 그림 10에 보인 것처럼 in

vitro에서 300 amol 농도까지 측정 가능한 민감하고 정 한

방법이라고할수있다.

SWATH 질량 분석법이란?

혁신적인질량분석기의개발에도불구하고 Discovery 방식

의질량분석법은LC로부터분리되어쏟아져나오는수많은펩

티드를놓치지않고MS에서단백체대부분을분석할수있을

만큼충분한분석능력을보여주고있지못하기때문에단백질

동정및정량에있어실험간/분석간의재현성확보에는여전히

어려움이있다. LC 분리로부터용출되어나오는펩티드를따라

가며 *텐덤 스펙트럼을 얻어내는 기존의 질량분석 방식(Data

Dependent Acquisition: DDA)이 아닌고정된window를옮

겨가며 다수의 텐덤스펙트럼을 얻어내는 질량분석 방식(Data

Independent Acquisition: DIA)의활용이최근각광받고있

다. 그야말로DIA가요즘질량분석법분야에서대세라고해도

과언이아니다. 최근이런 DIA 방법을근간으로고분해능, 고

성능 질량 분석기에 효과적으로 적용한 새로운 SWATH

(Sequential Window Acquisition of all THeoretical Mass

Spectra) 분석법이 개발되었다11. 이 방법은 마치 잔디깎기로

잔디밭을 잔디를 차례로 깎아가는 것과 비슷하게 질량분석을

수행하는방식이며, 앞서 DDA 방식의단백질동정과정또한

필수적이다. DIA로얻어진고분해능 SWATH 텐덤질량분석

스펙트럼(펩티드의아미노산서열동정에필수적인MS2 스펙

트럼)과DDA로부터얻어진관심있는단백질의동정스펙트럼

을비교/추출함으로써정량정보를얻어낼수있는매우재현

성이높은정량분석법이라할수있다(그림11 참조). 특히, 다

수의단백질시료에대해다수의단백질을정량분석하는데매

우큰장점을가지고있어일반적인생물학적시료는물론대량

시료에대한진단용단백질체분석에도매우유용할것으로전

망되고있다.

9 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스 레 터

특별기고

그림 10. Validation of the AQUA method for horse heartmyoglobin. (A)SDS-PAGE separation of 50ug yeast lysatespiked with different amount of myoglobin. (B)Analysis of300 amol of myoglobin from yeast background (C)Observedvs expected response curve (D)Effect of trypsin amount onthe levels of myoglobin detected. (출처: Gerber SA, Rush J,Stemman O, Kirschner MW, Gygi SP. “Absolute quantifica-tion of proteins and phosphoproteins from cell lysates bytandem MS”Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 6940-5)

확장된프로테오믹스의응용분야및앞으로의전망

a. 당쇄 구조 분석(Glycan structure analysis)

당단백질을구성하고있는glycan의단백질의안정성과기

능에중요한역할을하는PTM의일종으로당쇄구조를구성하

는당의종류와당쇄구조에따라기능과역할의차이가있다.

이러한이유로당단백질의당쇄구조를정확하게분석하는일

이중요하게되었고고분해능질량분석기의개발로질량분석

법을이용하여당쇄의구조를밝히는것이용이하게되었다. 특

히최근단백질의약품제품의수가점점늘어가고있고이에

대한바이오시 러제품들의개발도급속히증가하고있어단

백질의약품의기능에중요한역할을하는당쇄구조에대한정

확한분석요구역시급속히증가하고있는상황이다.

b. 단백질 상호 작용 표면 분석(interface analysis

of protein-protein interaction)

단백질들간의 상호작용은 세포 신호를 전달하는 중요한 방

법으로알려져있고특히단백질의어떤부위와상호작용하는

가에따라서상호작용의기능이달라지기도한다. 신약개발자

가관심을가지고있는것도어떤부위의상호작용에의해서세

포내신호가전달되는가이며그부위를정확하게알게되면

이를타깃으로하는의약품을개발하는데큰도움이된다. X-

ray crystallography 방법으로 3차원적 구조를 밝히게 되면

명확하게상호작용부위를알수있겠지만 3차원구조를얻는

것이쉬운일이아니기때문에이러한정보를용이하게얻는방

법의 개발이 필요하게 되었다. H/D 교환 실험 방법(H/D

exchange experiment)은 단백질의 펩타이드 결합내에 있는

수소가물의수소와교환되어열역학적평형관계를유지하게

되는데물과의접촉이빈번한표면에서는교환속도가빠르고

접촉이덜한내부나상호작용부위에서는교환속도가느려지게

되는성질을이용한실험이다. 이러한성질을이용하여중수소

로치환된D2O를사용하여단백질펩타이드의수소를중수소

로치환시킨후치환된정도를질량분석법으로분석하여물과

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그림 11. SWATH 분석법을활용한단백질정량분석과정의예

의접촉성을결정하면단백질의 3차원적구조또는단백질상

호작용부위를결정할수있게된다.

바이오 연구에서 질량분석법의 활용은 위에서 언급한 분야

이외에도바이오연구자와질량분석법연구자들에의해개발된

것이많고앞으로더확장될것이다. 질량분석기와부속테크놀

로지의 발전은 프로테오믹스가 현재의 한계를 극복하고 보다

광범위한 역에서그활용도를넓히는밑거름이될것이다. 과

거개별연구실에서자체적으로오랜시간걸려수행해야만했

던유전자서열분석을이제는전문분석기관을통해손쉽고

빠르게그결과를얻게되는시대가되었다. 이와같은현상이

프로테오믹스분석분야에서도곧다가올미래로예상하고있

다. 위에서언급한다양한분석뿐만아니라연구자가원하는개

별적인특수한분석까지도전문분석기관을통해결과를얻을

11 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스 레 터

특별기고

그림 12. Glycan 구조분석의예

수있게될것이다. 이러한시대를앞당기기위하여다이아텍코

리아㈜바이오메디칼질량분석센터는새로운기술개발과함

께신뢰성있는분석을수행하는기관으로발전하기위한노력

을지속할것이다.

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웹진 8월 2013 12

저|자|약|력

1990 서울대 화학과 학사

1993 서울대 화학과 석사

1996 서울대 화학과 박사

1997-1999 Yale University 박사후연구원

2000-2002 Yale University Associate Research

Scientist

2002-2003 ChemGenomics Inc. USA Research

Scientist

2003-2005 기진싸이언스 부사장

2006-2011 ㈜ 프로바이온 대표이사

2011-현재 다이아텍코리아㈜ 부사장

박 형 순