과학자들이 네안데르탈인과 데니소바인의 멸종된 항균 펩타이드를 '부활'시켰습니다.

Jul 08, 2023

분자 멸종은 더 이상 살아있는 유기체에 의해 암호화되지 않는 생체 활성 분자를 다시 도입함으로써 약물 발견의 길을 제공할 수 있습니다.

고대 인간 펩타이드는 숙주 독성이 낮은 시험관 내 및 생체 내 항균 활성을 나타냅니다. 이미지 출처: Ella Marushchenko.

인간 게놈과 고대 조상의 게놈은 천연 항균 특성을 지닌 단백질을 발현합니다.

분자 소멸은 이러한 분자가 안전한 신약의 주요 후보가 될 수 있다는 가설을 세웁니다.

진화를 통해 자연적으로 생산되고 선택되는 이러한 분자는 AI만을 사용한 분자 발견에 비해 유망한 이점을 제공합니다.

펜실베이니아 대학 연구원인 Cesar de la Fuente 박사는 “항생제 연구에서는 크게 생각해야 합니다.”라고 말했습니다.

“매년 100만 명이 넘는 사람들이 약물 내성 감염으로 사망하며, 2050년에는 그 수가 1,000만 명에 이를 것으로 예상됩니다.”

“수십 년 동안 진정으로 새로운 종류의 항생제는 없었으며, 이 문제를 다루는 사람이 너무 적어서 단순한 신약 이상의 것에 대해 생각해야 합니다. 새로운 프레임워크가 필요합니다.”

이번 연구에서 저자들은 멸종된 두 호미닌(네안데르탈인과 데니소바인)의 단백질체 발현을 조사하여 항생 특성을 지닌 수십 개의 작은 단백질 서열을 발견했습니다.

그런 다음 그들의 연구실에서는 이러한 분자를 합성하여 오랫동안 사라진 화학 물질을 다시 활성화하는 작업을 진행했습니다.

de la Fuente 박사는 “컴퓨터는 우리에게 아미노산 서열을 제공합니다.

“이것들은 작은 단백질인 펩타이드의 구성 요소입니다. 그런 다음 '고상 화학 합성'이라는 방법을 사용하여 이러한 분자를 만들 수 있습니다.”

"우리는 아미노산 제조법을 실제 분자로 변환한 다음 이를 구축합니다."

다음으로 연구자들은 컴퓨터 예측의 진실성과 효능을 테스트하기 위해 이 분자를 접시와 생쥐의 병원체에 적용했습니다.

de la Fuente 박사는 “효과가 있었던 것들은 꽤 잘 작동했습니다.”라고 말했습니다.

"두 가지 사례에서 펩타이드는 표준 치료와 비교했을 때 더 낫지는 않더라도 비슷했습니다."

"작동하지 않는 기능은 AI 도구에서 개선해야 할 점을 배우는 데 도움이 되었습니다."

"우리는 이 연구가 항생제와 약물 발견에 대한 새로운 사고 방식의 문을 열었다고 생각하며, 이 첫 번째 단계를 통해 과학자들은 창의성과 정확성을 높여 이를 탐구할 수 있을 것입니다."

이러한 분자의 멸종 복원이 확립됨에 따라 과학자들은 이제 과거 부활의 결과를 신중하게 탐구하고 있습니다.

de la Fuente 박사는 “우리는 우리 몸이 질병을 예방하고 싸우는 방법을 배울 수 있는 완전히 새로운 길을 열고 있습니다.”라고 말했습니다.

“우리는 유전 물질을 다시 살아나게 하는 것이 무엇을 의미하는지에 대해 생명윤리학자들과 대화를 나누고 있습니다.”라고 그는 덧붙였습니다.

"우리는 의학을 위해 이 일을 하고 있습니다. 하지만 다른 사람이 유독하거나 유해한 것을 부활시키면 어떻게 될까요?"

“우리는 특허 변호사들과도 협력하고 있습니다. 현재의 펩타이드 서열은 법으로 특허를 받을 수 없습니다. 하지만 우리가 멸종된 유기체로부터 재현한 것들은 어떻습니까?”

이 연구는 Cell Host & Microbe 저널에 게재되었습니다.

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Jacqueline RMA Maasch 외. 2023. 기계 학습을 통해 고대 항균 펩타이드의 분자 소멸이 가능해졌습니다. 세포 숙주 및 미생물 31(8): 1260-1274; 도이: 10.1016/j.chom.2023.07.001