생명체 생존 필수 ‘오토파지’ 조절 새 신호 발견

↑ 서울대학교 백성희 교수

국내연구팀이 생명체 생존에 필수적인 오토파지(자가포식) 작용을 조절하는 새로운 신호를 발견해 오토파지의 작동 기전을 규명했다.
오토파지는 불필요한 세포 내 단백질 및 손상된 세포 내 소기관을 분해하는 역할을 한다. 세포 내 필요한 물질들을 합성해 세포의 생존과 항상성 유지에 필수적이다. 특히 세포가 영양분 결핍 상황에 노출됐을 경우 오토파지를 통해 세포 내 불필요한 구성 요소 및 소기관을 분해해 필요한 에너지원으로 재생산해 체내의 다양한 스트레스 극복 기능을 한다.
오토파지는 스트레스 상황에 신속 대처하기위해 필요하다고 알려져왔기에 지금까지의 연구는 대부분 세포질에서 오토파지 단백질들이 어떻게 결합하고 기능하는지에 초점이 맞춰졌다. 핵 내에서 일어나는 유전자 발현 및 전사 조절에 대한 연구는 전무했다.
서울대학교 백성희 교수 연구팀은 오토파지 기능에 있어 핵 내에서의 유전자 발현에 의한 조절이 중요할 것으로 판단했다. 특히 히스톤 단백질의 후성유전적인 조절이 필수적일 것으로 예측했다.
연구팀은 다양한 영양분 결핍 상황에서 히스톤 단백질의 변형을 관찰했고 오토파지를 일으키는 것이 CARM1 효소라는 것을 밝혀냈다. 효소가 안정적인 상태를 유지하면 유전자가 발현돼 오토파지가 발생하고 세포 내 폐기물들이 없어진다. 반면 CARM1 효소가 분해될 경우 오토파지가 일어나지 않는다.
연구팀은 CARM1 효소의 양이 영양상태에 달려있다는 사실도 확인했다. 세포가 굶주리면 CARM1의 양이 증가하고 오토파지가 활발해진다. 반면 영양소가 풍부한(배가 부른) 상태라면 SKP2라는 단백질이 오토파지를 막게된다.
연구팀은 CARM1을 억제하는 엘리그산이란 물질도 찾았다. 엘리그산은 베리(berry)류에서 많이 발견되며 말라리아 치료제로 사용된다. 연구성과는 15일 세계적인 과학저널 네이처에 게재됐다.
백 교수는 “체내 항상성을 유지하는 오토파지 기능이 제대로 작동 안하면 암, 퇴행성 뇌질환 등의 병이 생길 수 있다”며 “이번 연구에서 발굴한 오토파지 조절에 필수적인 신호전달 경로를 표적으로 하는 신개념 치료제 개발이 가능할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
[이영욱 기자]