산소 없어도 번지는 신장암… UNIST, 신장암 증식 억제하는 단백질 작동 원리 규명

PHD3 단백질 투명세포 신장암 미토콘드리아 내 대사 조절 기전

신장암 대사 표적 치료제 개발 도움 기대, Exp. Mol. Med. 게재

산소가 부족한 악조건에서도 끈질기게 증식하는 신장암 세포의 대사를 차단할 새로운 조절 기전이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

체내 단백질 'PHD3'가 암세포 에너지 공장으로 불리는 미토콘드리아에 침투해 암세포 번식을 억제한다는 연구 결과이다.

암세포가 에너지원을 흡수하는 경로를 직접 차단하는 새로운 표적 치료제 개발에 물꼬가 트일 전망이다.

UNIST(울산과학기술원) 생명과학과 윤혜진 교수 연구팀은 산소 감지 단백질인 'PHD3'가 세포 내 미토콘드리아로 들어가 신장암 세포 성장을 직접 억제한다는 사실을 입증했다고 3일 전했다.

연구진, (좌측부터) 윤혜진 교수, 임소연 연구원, 이창준 연구원. UNIST 제공

신장암 환자의 70% 이상을 차지하는 '투명세포 신장암'은 저산소 상태에서도 증식력이 매우 뛰어나다. 빠르게 불어나는 암 조직 특성상 내부 산소 공급이 부족해지지만, 암세포는 영양 대사 방식을 전환해 성장을 이어간다.

연구팀은 단백질 PHD3가 미토콘드리아 내부의 핵심 대사 효소인 'PC(피루브산 카르복실라아제)'를 직접 억제하는 역할을 맡고 있음을 확인했다. PC 효소는 암세포가 대사 과정에서 소모한 물질을 채워 성장을 촉진한다.

저산소 환경에서는 미토콘드리아로 이동하는 PHD3가 급감한다. 이로 인해 PC 효소를 억제하는 힘이 약해지면서 암세포가 빠르게 자란다. 실제로 실험에서 PHD3 수치를 낮추자 PC 효소 활성이 급증했고, 암세포 증식과 전이 속도 역시 크게 상승했다.

PHD3는 PC 효소를 없애는 대신 화학적 변형을 일으켰다. 미토콘드리아로 들어간 PHD3가 PC에 결합한 뒤 '수산기'를 붙여 효소 작동 자체를 무력화하는 방식이다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '익스페리멘털 앤드 몰레큘러 메디슨(Experimental & Molecular Medicine)'에 게재됐다.

윤혜진 교수는 "주로 세포질에서 작용하는 것으로 알려졌던 PHD3가 미토콘드리아 내부로도 들어가 암세포의 대사를 직접 억제한다는 사실을 확인했다"며 "암 억제 단백질의 양뿐 아니라 세포 내 위치도 중요하다는 뜻으로, PHD3와 PC의 조절 관계를 활용한 신장암 치료 전략을 연구하는 데 기초자료가 될 것"이라고 말했다.

세포 미토콘드리아(우측 주황색 구조)에 PHD3 단백질이 들어가 암 성장을 억제하는 현상 규명. [생성형AI이미지]

연구 수행은 한국연구재단, UNIST 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr