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[사이언스] 세포내 유해 단백질 분해 활성화하는 신규 단백질 기능 규명
신경퇴행성질환ㆍ암ㆍ심혈관질환 치료제 개발 기대
특허뉴스 박미희 기자 기사입력  2017/09/12 [11:45]

 
국내연구진과 피츠버그대학 연구진이 국제 공동 연구를 통해 단백질분해의 새로운 활성 기전을 밝혀 암, 뇌신경계질환, 심혈관질환 등의 치료에 이용 할 수 있는 새로운 방법을 제시했다.

한국생명공학연구원 항암물질연구단 김보연 박사팀과 서울대 권용태 교수팀, 피츠버그 공립대 Xiang-Qun Xie 교수팀이 공동 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형융합연구사업(CAP)의 지원으로 수행됐다.

이번 연구성과는 지난 2015년 Nature Cell Biology에 발표됐던 연구성과의 후속 연구로, 이전 연구성과가 세포가 스트레스를 받을 시 생성되는 유해 단백질의 분해를 촉진시키는 새로운 경로에 대해 규명했다면 이번 연구성과는 폐기 단백질 분해를 활성화 시킬 수 있는 단백질의 신규 기능을 규명하고, 건강한 세포의 정상적 유지를 위한 신체 내 조절 기작을 새롭게 규명했다.

특히 연구팀은 이번 연구를 통해 현재까지 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 자가포식 시스템이 단백질분해의 주요 기전으로 알려져 있고 스트레스 상황에서 생물체의 생존과 항상성을 유지해 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, ‘언제, 어떻게’ 이들 두 시스템이 상호 조절되는가에 대한 해답을 제시했다.

노화, 유전적 변이, 세포 내 각종 스트레스 등으로 세포위해성 변성단백질 쓰레기가 누적 되었을 때 신경세포, 근육세포와 같은 말단 분화 세포들은 세포 분열을 통한 단백질 쓰레기 희석 능력이 불가하기 때문에 세포 손상이 일어나 암(특히 알콜성 간염 및 간암), 퇴행성 뇌질환(헌팅턴 질병, 파킨슨 질병, 루게릭 병, 크로이츠펠트-야코프병/인간광우병) 또는 심장질환 (cardiac hypertrophy)을 일으키는 요인이 된다.

이러한 상황에서 연구팀은 세포내 쓰레기이면서 단백질 응고체 전달자로만 알려져 있던 p62(Sequestosome-1)라는 단백질이 세포 스트레스 상에서 자가포식을 증진 시키는 새로운 기능이 있음을 발견했다. 또한 단백질분해의 주요 경로인 프로테아좀 시스템과의 깊은 상호 조절 기전이 있음을 규명했다.

현재까지 알려진 단백질 응고체 처리를 위한 분해 기전에서는 자가포식 활성화와 프로테아좀 활성화 두 가지 기전의 상호 연관성에 관해서 알려져 있지 않았다.

그러나 이번 연구에서 프로테아좀 경로가 막히거나 단백질 응고체가 축적이 될 경우 p62 단백질을 통해 자가포식 경로가 활성화돼 쓰레기 단백질 분해가 이루어짐을 밝혀댔다.

따라서 p62 및 이와 관련된 단백질들을 조절하면 세포내 축적되는 단백질 응고체들의 처리를 더욱 활성화 할 수 있어 암을 비롯한 여러 노화 및 대사질병 치료기술 개발에 응용될 수 있다.

연구팀은 향후 이 저분자 화합물을 이용해 헌팅턴 질병 원인 인자인 헌팅틴 단백질 응고체 쓰레기를 배양세포에서 제거하는 원천기술을 확보할 뿐만 아니라 새로운 암 치료기술 개발에 주력하고 있다.

연구책임자인 김보연 박사는 “암과 면역계 질환·신경퇴행성 질환 등의 대사성 질병 치료 효과를 높이기 위해서는 프로테아좀과 자가포식의 적절한 활성화 조절이 매우 중요 하다는 사실을 밝힌 것”이라며 “향후 자가포식을 조절하는 새로운 저분자 화합물을 발굴해 프로테아좀 저해제와의 병합요법적 치료기술(Combination therapy) 이 개발된다면, 변성된 단백질의 비정상적 축적으로 인해 발생하는 암, 당뇨병, 염증 질환, 신경퇴행성 질환, 심혈관 질환 등 난치성 대사질환 치료 효율을 획기적으로 개선시키는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

 
▲   N 말단경로에 의한 오토파지의 조절을 설명하는 모델   © 특허뉴스


  

기사입력: 2017/09/12 [11:45]  최종편집: ⓒ 특허뉴스
 
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