스트레스로 생기는 백해무익 단백질 분해 조절한다

국내 연구팀, 원리 규명…신경퇴행성 질환·암·면역계 질환 억제 치료제 개발

▲스트레스 상태에서 자가포식에 의한 단백질응고체 분해 과정.[사진제공=한국생명공학연구원]

[아시아경제 정종오 기자] 스트레스로 발생하는 해로운 단백질을 분해 조절하는 원리가 규명돼 치료제 개발로 이어질 것으로 기대된다.

국내 연구팀이 세포가 스트레스를 받았을 때 생성되는 유해 단백질의 분해 작용원리와 최종 변화과정을 밝혀냈다. 앞으로 스트레스에 의한 신경퇴행성 질환·암·면역계 질환의 유발을 억제하는 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 전망된다.

인간의 신체는 세포 내 단백질의 수명이 다하거나 손상되는 경우 이를 분해해 폐기처리하는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 세포내부에 응집된 단백질(단백질 쓰레기)이나 손상된 세포 소기관을 분해해 재활용하는 자가포식 시스템으로 이뤄져 있다. 이 두 시스템은 단백질 대사의 주요 경로로 스트레스 상황에서 생물체의 생존과 항상성을 유지해 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

노화, 유전적 변이, 세포 내 각종 스트레스 등으로 세포 위해성 변성단백질 쓰레기가 누적 됐을 때 신경세포에 손상이 일어나 퇴행성 뇌질환(헌팅턴 질병, 파킨슨 질병, 루게릭 병, 크로이츠펠트-야코프병·인간광우병)뿐 아니라 각종 신경성 질환을 일으키는 요인이 된다.

세계적으로 퇴행성 뇌질환에 대한 연구가 비교적 많이 진행돼 왔는데 극심한 스트레스와 같은 내·외부 요인들에 의해 세포내에 누적된 변성단백질 응고체 쓰레기가 인간의 심신에 미치는 영향은 연구되지 않은 분야이다. 변성단백질 응고체는 암(특히 알콜성 간염 및 간암), 심근경색 등 다른 질병에도 매우 중요한 원인이 된다.

연구팀은 세포내 쓰레기인 단백질응고체가 p62(Sequestosome-1)라는 단백질과의 접착을 통해 세포내 소각로 역할을 하는 리소좀(lysosome)에 전달된다는 사실에 착안해 세포가 스트레스를 받을 때 생기는 단백질응고체를 어떠한 방법으로 처리하는지를 단백질 분해 측면에서 조사했다.

p62가 단백질의 특수 부위에만 특이적으로 결합하는 것을 발견했고 이는 스트레스에 의해 생성되는 단백질응고체를 제거하는데 있어 매우 중요한 역할을 한다는 새로운 발견이었다. 현재까지 알려진 것으로는 세포가 스트레스를 받을 때 생기는 잘못된 단백질은 소포체(단백질 합성 장소)내에서 자가정화 과정을 통해 단백질의 제거가 이뤄졌다. 그 정확한 과정이 잘 알려지지 않았다. 이번 연구팀의 의해 소포체 밖의 세포질에서의 작용이 쓰레기 단백질 처리에 매우 중요하며 지금까지 밝혀지지 않았던 새로운 분해에 대한 사실을 밝혀진 것이다.

한국생명공학연구원(원장 오태광, 이하 생명연) 난치질환치료제연구센터(WCI) 김보연 박사팀(공동제1저자: 차현주, 황준성, 김경아)이 서울대학교 권용태 교수팀(공동제1저자: 성기사)과 공동 수행했다. 생물학 분야의 세계적 저널인 네이처 자매지(Nature Cell Biology, IF 20.058) 6월15일자(한국시각 6월16일) 온라인 판(논문명 : N-terminal Arginylation Targets Endoplasmic Reticulum Chaperone BiP to Autophagy Through p62 Binding)에 실렸다.

김보연 박사는 "이번 연구 성과는 신경퇴행성 질환·암·면역계 질환 치료를 위해서는 선택적 자가포식을 활성화하는 것이 중요하다는 사실을 밝힌 데 있다"며 "새롭게 발굴된 저분자 화합물을 사용한 자가포식의 조절을 통해 변성된 단백질의 비정상적 축적으로 인해 발생하는 신경퇴행성 질환, 암, 당뇨병, 염증 질환, 심혈관 질환 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr