▲ 젖산 및 NDRG3작용에 대한 흐름도.     © 특허뉴스

순수 국내연구진이 피로물질로 알려진 젖산(Lactate)이 세포성장 및 혈관생성을 조절하는 중요한 신호물질로써 작용함을 규명하였다.
향후 젖산과 작용하는 세포신호전달체계 조절을 통한 암 및 염증질환 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
한국생명공학연구원(이하 생명연) 유전체구조연구센터 염영일 박사팀(교신저자: 염영일/박경찬 박사, 제1저자: 이동철 박사)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원 사업의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 세계적 저널인 셀지(Cell, IF 33.116) 4월16일자(한국시각 4월17일) 온라인 판에 게재되었다.
(논문명 : A Lactate-Induced Response to Hypoxia)
젖산은 급격한 운동시에 근육세포에서 해당작용(glycolysis)으로 세포 에너지원인 포도당(glucose)이 분해될 때 생산ㆍ분비되며, 근육통증을 유발하는 피로물질로써 잘 알려져 있다.
젖산은 산소가 적은 상황에서 해당작용(glycolysis)이 활성화되는 경우에도 다량 생성되는데, 특히 세포증식 활동이 활발한 암세포에서 이런 상황이 빈번하게 나타난다.
저산소 상태에서 암세포에 의한 젖산 생성이 암의 악성화와 관련 있음이 일부 보고된 바 있으나, 암세포에서 젖산의 역할과 세부적인 작용기전에 대해서는 아직까지 알려져 있지 않았다.
연구팀은 저산소 환경의 암세포에서 발현이 증가되고, 암세포의 성장과 암세포로의 혈관 생성을 위한 신호를 유발함으로써 암성장을 촉진하는 단백질(이하, ‘NDRG3’*)을 새롭게 발견하였으며, 이 단백질이 젖산과 상호작용한다는 사실을 알아냈다.
*NDRG3(NDRG family member 3) : NDRG(N-myc downstream regulated gene) 유전자
그룹의 하나로써, 현재까지 세포내 기능이 거의 알려지지 않은 신규 유전자
연구팀은 실험을 통해 NDRG3 혹은 젖산생성 효소가 결여된 간암세포주는 종양형성 능력이 현저히 떨어짐을 확인했으며, 반대로 젖산생성 효소가 결여된 간암세포에 NDRG3을 인위적으로 발현시키면 간암세포의 종양형성이 크게 증가함을 확인하였다.
이러한 사실은 암 세포의 주요 대사산물인 젖산이 암 유전자인 NDRG3 단백질을 증가시키며, 이는 곧 젖산이 암 세포 성장 및 악성화를 유도하는 중요한 세포신호인자로 작용함을 규명한 것이라고 할 수 있다.
다시 말해, NDRG3 단백질과 젖산이 결합하여 NDRG3 단백질 분해가 억제됨으로써 암세포에 NDRG3를 축적시키고, NDRG3는 암세포에 성장을 촉진하는 신호를 보냄으로써 암을 악화시킨다는 것이다.
연구책임자인 염영일 박사는 “동 연구성과는 암 및 염증 질환을 효과적으로 치료하기 위해서는 젖산의 생성을 조절하는 것이 중요하다는 사실을 밝힌 것”이라며, “새로이 발굴된 NDRG3의 조절을 통해 암세포의 대사과정과 신호전달체계를 동시에 표적으로 하는 효율적 암 치료제뿐만 아니라 염증 질환, 심혈관 질환, 고산병, 근위축증 및 근육노화 관련 질환등의 치료제 개발에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
 

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