연구팀 "퇴행성 질환 치료제 개발 목표"
퇴행성 질환의 주된 원인 중 하나인 손상된 미토콘드리아의 세포 내 누적 억제와 미토콘드리아 회복 기전이 규명됐다.
건국대학교 KU융합과학기술원 융합생명공학과 김동은 교수팀의 이번 연구 성과는 자가포식 분야 세계 최고 학술지인 오토파지(Autophagy, 2019년 영향력 지수=9.770, 5년 평균 영향지수=11.966) 저널에 2021년 3월 30일자로 온라인 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 “한국을 빛내는 사람들(한빛사)” 논문으로 소개됐다.
최근 미토콘드리아의 기능 장애가 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 황반변성 등 여러 퇴행성 질환의 주된 원인으로 밝혀지면서 손상된 미토콘드리아의 회복 또는 미토콘드리아 항상성 유지 기전을 규명하는 것이 중요해졌다.
이러한 가운데 연구팀은 세포골격단백질의 구조를 안정시킴으로써 산화스트레스에 의해 손상된 미토콘드리아가 제거되고, 건강한 미토콘드리아가 생성되는 항상성(homeostasis) 유지 기전을 통해 세포를 보호할 수 있다는 사실 확인에 성공했다.
특히 스트레스에 의해 미토콘드리아가 손상되면 손상된 부위를 끊어내는 분열이 일어나게 되며, 분열된 미토콘드리아는 자가포식(autophagy) 대사작용을 통해 분해 및 제거되는데, 이러한 미토콘드리아의 분열에는 세포골격단백질이 관여한다.
이에 대해 연구팀은 산화스트레스가 세포골격 단백질인 중간섬유단백질의 구조를 변화시키고, 손상된 미토콘드리아가 원활하게 분열되지 못하고 커다랗게 부풀어진 형태를 띤 채 세포 내에 축적돼 사멸에 이른다는 사실을 규명했다.
또한 상피세포에서 많이 발현되는 세포골격단백질 중 하나인 케라틴8가 미토콘드리아에 직접 결합하는 것이 아니라 세포 내 섬유구조체들을 연결하는 플렉틴(plectin)단백질을 매개로 결합하게 된다.
이때 연구팀은 산화스트레스에 노출된 망막색소상피세포에서 케라틴8이 인산화되면서 플렉틴과 상호작용이 약해지고 미토콘드리아와 결합하지 못하는 현상을 관찰했으며, 케라틴8의 인산화를 억제하는 약물을 이용해 세포골격 단백질의 구조 안정화를 통한 손상된 미토콘드리아의 분열 및 제거 활성화로 미토콘드리아 항상성을 유지하는 데 성공했다.
연구팀은 “본 연구에서 발굴한 약물작용점을 표적으로 하여 퇴행성 질환 치료를 위한 신약개발이 가능하도록 하는 것이 다음 목표”라고 전했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부에서 시행한 과학기술분야 기초연구사업의 중견연구자지원-전략과제(과제명: 산화스트레스로부터 미토콘드리아 항상성 유지를 위한 중간섬유단백질 케라틴의 역할 연구)의 지원으로 이뤄졌다.‘’
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| ▲김동은 교수-백아름 박사-손수민 박사과정생 (사진= 건국대학교 제공) |
퇴행성 질환의 주된 원인 중 하나인 손상된 미토콘드리아의 세포 내 누적 억제와 미토콘드리아 회복 기전이 규명됐다.
건국대학교 KU융합과학기술원 융합생명공학과 김동은 교수팀의 이번 연구 성과는 자가포식 분야 세계 최고 학술지인 오토파지(Autophagy, 2019년 영향력 지수=9.770, 5년 평균 영향지수=11.966) 저널에 2021년 3월 30일자로 온라인 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 “한국을 빛내는 사람들(한빛사)” 논문으로 소개됐다.
최근 미토콘드리아의 기능 장애가 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 황반변성 등 여러 퇴행성 질환의 주된 원인으로 밝혀지면서 손상된 미토콘드리아의 회복 또는 미토콘드리아 항상성 유지 기전을 규명하는 것이 중요해졌다.
이러한 가운데 연구팀은 세포골격단백질의 구조를 안정시킴으로써 산화스트레스에 의해 손상된 미토콘드리아가 제거되고, 건강한 미토콘드리아가 생성되는 항상성(homeostasis) 유지 기전을 통해 세포를 보호할 수 있다는 사실 확인에 성공했다.
특히 스트레스에 의해 미토콘드리아가 손상되면 손상된 부위를 끊어내는 분열이 일어나게 되며, 분열된 미토콘드리아는 자가포식(autophagy) 대사작용을 통해 분해 및 제거되는데, 이러한 미토콘드리아의 분열에는 세포골격단백질이 관여한다.
이에 대해 연구팀은 산화스트레스가 세포골격 단백질인 중간섬유단백질의 구조를 변화시키고, 손상된 미토콘드리아가 원활하게 분열되지 못하고 커다랗게 부풀어진 형태를 띤 채 세포 내에 축적돼 사멸에 이른다는 사실을 규명했다.
또한 상피세포에서 많이 발현되는 세포골격단백질 중 하나인 케라틴8가 미토콘드리아에 직접 결합하는 것이 아니라 세포 내 섬유구조체들을 연결하는 플렉틴(plectin)단백질을 매개로 결합하게 된다.
이때 연구팀은 산화스트레스에 노출된 망막색소상피세포에서 케라틴8이 인산화되면서 플렉틴과 상호작용이 약해지고 미토콘드리아와 결합하지 못하는 현상을 관찰했으며, 케라틴8의 인산화를 억제하는 약물을 이용해 세포골격 단백질의 구조 안정화를 통한 손상된 미토콘드리아의 분열 및 제거 활성화로 미토콘드리아 항상성을 유지하는 데 성공했다.
연구팀은 “본 연구에서 발굴한 약물작용점을 표적으로 하여 퇴행성 질환 치료를 위한 신약개발이 가능하도록 하는 것이 다음 목표”라고 전했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부에서 시행한 과학기술분야 기초연구사업의 중견연구자지원-전략과제(과제명: 산화스트레스로부터 미토콘드리아 항상성 유지를 위한 중간섬유단백질 케라틴의 역할 연구)의 지원으로 이뤄졌다.‘’
메디컬투데이 김민준 ([email protected])
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