세포내 ‘프로테아좀’ 품질관리 기전 세계 첫 규명

서울대 의대 이민재 교수와 '프로테이좀 품질관리 기전' 연구결과 모식도.

세포 내 단백질 분해효소인 프로테아좀 활성이 스트레스 등 외부요인에 의해 저해되면 병인성 단백질이 축적돼 다양한 질환을 일으킨다는 작용기전이 국내 연구진에 의해 규명됐다. 프로테아좀의 품질관리 기전을 세계 최초로 밝혀낸 것이다.

29일 한국도레이과학진흥재단에 따르면, 서울대 의과대학 이민재 교수 연구팀(제1저자 최원훈 박사)이 이런 내용의 프로테아좀의 품질관리 기전을 규명했다.

도레이재단이 기금을 지원한 이 연구의 내용은 28일(미국 시간) 세계적인 학술지 ‘미국국립과학원 회보(PNAS)’에 게재됐다.

연구 결과에 의하면 프로테아좀은 손상되거나 불필요한 단백질을 제거해 세포의 항상성을 유지하는데 관여한다. 프로테아좀 활성이 저하되면 응집소체 내로 이동하며, 이후 활성이 복원되지 않은 경우 프로테아좀은 자가포식에 의해 분해된다. 반면 프로테아좀이 활성을 재획득한 경우 응집소체에서 세포질로 빠져나와 재활용된다.

건강한 세포와 질환세포 내에서 프로테아좀 품질관리 기전엔 이런 차이가 있다. 일반적인 상황에서는 프로테아좀 재생 또는 분해가 응집소체를 매개해 활발히 일어난다. 그러나 스트레스 조건에서는 이 기전이 제대로 작동하지 못해 병인(病因) 단백질이 축적되고, 나아가 다양한 질환을 유도할 수 있다.

이같은 기전 규명으로 병인단백질의 축적에서 비롯되는 질환의 치료에 새로운 해법을 제시했다는 평가를 받고 있다.

연구팀은 “이번에 밝혀낸 프로테아좀 항상성 유지 기전을 바탕으로 다양한 병인성 단백질 축적이 원인인 질병들에 대해 프로테아좀의 유비퀴틴화, 응집소체로의 이동 경로, 자가포식의 약리적 조절 등을 매개한 새로운 치료의 대안을 제시할 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다. 

일반적으로 노화, 유전적 변이 등으로 쓰레기단백질이 쌓이면 세포 손상이 일어나 암, 퇴행성 뇌질환, 심장질환 등의 원인이 된다. 세포 내 단백질의 수명이 다하거나 변이가 발생하는 경우 ‘유비퀴틴’이라는 단백질을 매개로 선택적으로 분해하는 ‘유비퀴틴-프로테아좀 시스템’과 세포 내 단백질을 스스로 잡아먹는 ‘자가포식 시스템’이 작동하는 것으로 알려져 있다. 유비퀴틴은 비정상 단백질에 붙는 일종의 표식으로, 이 단백질은 제 기능을 못하니 빨리 제거하라는 정보를 담고 있다.

2018년 출범한 도레이과학재단은 지금까지 4명의 과학기술상 수상자와 총 8팀에 연구기금을 지원하고 있다. 이날 10월 제3회 과학기술상 및 연구기금을 시상했다.

조문술 기자

Print Friendly