KAIST "지방 형성 막는 '스위치'로 비만·대사질환 제어"

국내 연구진이 지방 형성을 막는 '스위치'의 존재를 확인, 비만과 대사질환을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 가능성을 제시했다.

KAIST는 생명과학과 임대식·강주경 교수 연구팀이 히포(Hippo) 신호전달경로의 핵심 조절 인자 '얍/타즈(YAP/TAZ)'가 지방세포 분화과정에서 후성유전체 수준의 '분화 억제 스위치' 역할을 한다는 사실을 규명했다고 25일 밝혔다.

(왼쪽부터) 강주경·설태준 공동 제1 저자, 임대식 교수. KAIST 제공

히포 신호전달경로는 세포가 자라고 분열을 멈추는 시점과 분화를 조절하는 일종의 세포 운행 통제 시스템이다. 지방세포 분화과정은 지방 전구세포(성장 중인 중간단계의 세포) 또는 줄기세포가 성숙한 지방세포로 변화하는 과정을 말한다.

연구팀은 얍/타즈가 자신의 하위 표적인 '비글스리(VGLL3)'를 통해 지방세포 형성을 담당하는 유전자의 작동을 광범위하게 억제하는 새로운 메커니즘을 찾아 제시했다.

세포 분화는 단순히 하나의 유전자가 켜지고 꺼지는 것에 그치지 않고 여러 유전자와 DNA 조절 부위가 유기적으로 움직이는 복합적인 과정이다.

연구팀은 유전자 발현 변화와 후성유전체 변화를 동시에 분석할 수 있는 차세대 염기서열 분석기술을 활용해 전구세포가 지방세포로 분화하는 전체 과정을 추적했다.

이 결과 얍/타즈가 활성화된 조건에서는 지방세포 정체성을 만드는 유전자 프로그램이 작동하지 못하고 피피에이알감마(PPARγ, 몸속 에너지 저장 및 사용을 조절하는 대사 마스터 조절자)를 중심으로 지방세포 분화 네트워크 전반이 억제된다는 사실이 확인됐다.

지방세포 유전자 조절 모식도. KAIST 제공

특히 연구팀은 지방조직 단일세포 분석에서 얍/타즈의 새로운 표적 유전자로 비글스리(VGLL3)를 발굴해 새로운 결론을 도출했다.

기존에는 얍/타즈가 피피에이알감마와 직접 결합해 기능을 억제한다고 알려졌지만, 이번 연구에서는 비글스리가 지방세포 유전자의 DNA 조절 부위 '인핸서'를 억제해 지방세포 분화 프로그램 전체를 간접적으로 제어한다는 사실이 밝혀진 것이다.

이는 지방세포가 언제, 어떻게 만들어지는지를 결정하는 핵심 타이밍 조절에 히포 신호전달경로가 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다.

지방조직의 기능 이상은 비만·인슐린 저항성·지방간 등 다양한 대사질환과 깊숙이 연결돼 있다. 이에 착안해 연구팀은 얍/타즈-비글스리-피피에이알감마 축의 조절 원리가 지방세포 형성과 기능 이상에 어떻게 관여하는지를 찾아내는 후속연구를 진행해 향후 대사질환을 조절하거나 치료하는 새로운 실마리를 제공할 계획이다.

임 교수는 "이번 연구는 지방세포 분화가 단순한 유전자 조절을 넘어 후성유전체 수준에서 정교하게 제어될 수 있는 점을 최초로 규명했다는 점에서 의미 깊다"며 "연구 결과가 지방세포의 정체성 변화 기전을 보다 정밀하게 이해하고 장기적으로는 대사질환 환자의 맞춤형 치료 전략을 수립하는 토대가 되길 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 KAIST 생명과학과 박사과정 설태준 학생과 강주경 박사가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과(논문)는 국제 학술지 '사이언스 어드밴스즈(Science Advances)'에 14일자로 출판됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr