단백질을 만드는 유전체나 단백질 자체는 고유의 구조가 성질을 결정한다. 단백질이 다른 단백질이나 호르몬과 결합하거나 세포 속에서 세포의 기능을 만드는 것은 단백질 특유의 구조에 달려 있다. 인간의 삶을 유지해 주는 기본적인 기능을 모두 구조가 결정짓는다고 해도 과언이 아니다. 암이 발병하는 문제까지도 생체 물질의 구조가 변해서 오는 문제로 발생하기도 한다.

조윤제 생명과학과 교수가 이끄는 종양억제분자구조 연구실은 몸속 유전체부터 세포막 단백질에 이르기까지 생체 물질의 항상성이 어떻게 유지되는가를 관찰하는데 주력하고 있다. 생체 물질의 구조를 파악해 특성과 원리를 찾아내는 구조생물학을 활용해 유전체 연구에서 점차 세포막 단백질 연구로 외연을 확장하고 있다.

연구실은 최근 세포막에 붙어있는 G단백질수용체(GPCR) 연구에 주력해 전혀 특성이 알려지지 않았던 GPCR 중 C클래스 계통 단백질 하나의 수용체 구조와 활성화 과정을 처음 밝혀냈다. G단백질은 세포가 정보전달을 위해 쓰는 단백질이다. GPCR은 외부 신호를 감지하면 세포 내 G단백질과 결합해 세포의 신호 전달계를 활성화시킨다. 사람에게는 약 800종이 존재하는데 100종 정도는 형태나 활성화 원리가 알려지지 않아 여전히 연구할 과제가 많다.

당뇨병을 억제하는 데 쓰이는 호르몬인 인슐린을 받아들이는 수용체 연구도 진행중이다. 인슐린을 맞으면 세포가 성장을 거듭하다 암으로 발달하는 부작용이 발생하기도 한다. 세포의 신호전달체계를 분석하면 암으로 성장하는 신호는 차단하는 한편 당을 흡수하는 효율을 높이는 것도 가능해진다. 억제성 신경전달물질인 ‘가바’ 수용체도 주요 연구목표 중 하나다.

3세대와 4세대 방사광가속기를 갖춘 포항가속기연구소의 존재는 구조생물학 연구에 있어 큰 강점이다. 방사광가속기는 방사광을 이용해 단백질 구조의 세세한 형태를 들여다볼 수 있다. 조 교수는 “포스텍은 자체 전자현미경도 3대를 보유하고 있다”며 “국제적으로도 경쟁력이 강한 인프라를 갖추고 있다”고 말했다.

기초연구에 속하던 구조생물학 연구는 최근 신약개발로 이어지는 등 인류에 직접적인 혜택을 주는 연구로 변모하고 있다. GPCR은 전 세계 판매수익 상위 200위 신약 중 25%가 목표로 하는 단백질이기도 하다. 조 교수는 “직접적으로 신약을 개발하지 않더라도 유용한 정보를 제공해 신약개발을 앞당기는 연구를 진행한다”며 “과거보다 좀 더 가까이 와 있다는 확신이 든다”고 말했다.