퇴행성 뇌질환, 암 등 각종 질병과 연관된 오토파지 조절분자 발견
퇴행성 뇌질환, 암 등 각종 질병과 연관된 오토파지 조절분자 발견
  • 한국과학경제
  • 승인 2019.12.18 13:36
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세포사멸 단백질 분해효소‘카스페이즈9’이 오토파지 조절에 관여함을 최초로 규명
세포사멸과 오토파지 간의 상호관계에 대한 새로운 연구법 제시
카스페이즈9 결손에 의한 자가포식소체 봉합 결함 관찰사진 : 아미노산 결핍으로 오토파지를 유도하였을 때, 자가포식소체의 이중막을 형광표지 하는 GFP-STX17의 모양이 대조군 에서는 정상적인 원형이며, 완전히 닫혀 있는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 카스페이즈9 결손 세포에서는 그 모양이 찌그러져 있으며, 제대로 봉합되어 있지 않다.
카스페이즈9 결손에 의한 자가포식소체 봉합 결함 관찰사진 : 아미노산 결핍으로 오토파지를 유도하였을 때, 자가포식소체의 이중막을 형광표지 하는 GFP-STX17의 모양이 대조군 에서는 정상적인 원형이며, 완전히 닫혀 있는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 카스페이즈9 결손 세포에서는 그 모양이 찌그러져 있으며, 제대로 봉합되어 있지 않다.
자가포식소체의 수명을 실시간 공초점 현미경으로 분석한 사진 : GFP-STX17 형광표지된 자가포식소체의 수명을 실시간 공초점 현미경으로 분석하였을 때, 대조군에서는 생성된 자가포식소체가 물질 분해를 마친 후 다시 사라지기까지 약 15분 정도의 수명을 갖는데, 카스페이즈9 결손 세포에서는 비정상적인 자가포식소체가 오토파지 과정에 참여하지 못하면서 30분정도로 수명이 2배 이상 길어져 있는 것을 알 수 있다.
자가포식소체의 수명을 실시간 공초점 현미경으로 분석한 사진 : GFP-STX17 형광표지된 자가포식소체의 수명을 실시간 공초점 현미경으로 분석하였을 때, 대조군에서는 생성된 자가포식소체가 물질 분해를 마친 후 다시 사라지기까지 약 15분 정도의 수명을 갖는데, 카스페이즈9 결손 세포에서는 비정상적인 자가포식소체가 오토파지 과정에 참여하지 못하면서 30분정도로 수명이 2배 이상 길어져 있는 것을 알 수 있다.

 

【한국과학경제=윤혜민 기자】 퇴행성 뇌질환이나 암, 대사질환 등 각종 질병원인의 단서를 제공하는 핵심 물질의 메커니즘을 규명했다.

DGIST는 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 세포사멸 단백질 분해효소인 카스페이즈9(Caspase9)이 몸 속 세포의 생존과 항상성 유지를 하는 오토파지(Autophagy)의 조절에 관여한다는 것을 최초로 밝혔다.

오토파지는 세포 내부의 오래된 단백질이나 세포 소기관을 분해해 새로운 영양소로 재활용하고, 해로운 단백질의 제거를 통해 세포를 보호하는 신체 내 필수적인 기전이다. 암, 뇌질환, 대사질환 등 수많은 질병들이 오토파지의 결핍 또는 불균형과 밀접한 관련이 있다.

오토파지 과정은 여러 단계가 있다. 그 중 대표적인 자가포식소체(autophagosome)는 폐기돼야 할 세포 내 물질을 선택적으로 없애기 위해 이중막으로 된 원형 구조를 형성, 분해할 물질을 봉합해 포획하는 과정이다.

연구팀은 이 과정에서 활성화된 카스페이즈9 단백질이 없으면 자가포식소체 형성의 마무리 단계에 봉합이 제대로 되지 않아 오토파지가 정상적으로 진행되지 못한다는 것을 밝혔다.

또 자가포식소체의 미완성이 미토콘드리아의 활성산소 감소와도 연관있음을 추가발견했다. 카스페이즈9 결손 세포들은 오토파지에 필요한 활성산소 공급이 원활하지 못해 정상적인 자가포식소체가 형성되지 못했다. 카스페이즈9 결손세포에 소량의 활성산소를 처리해 주자 다시 정상적인 자가포식소체의 형성이 이뤄짐을 확인했다.

유성운 교수는 “이번 연구를 통해 복잡한 오토파지 조절경로에 대한 심화 연구의 발판을 마련했다”며 “현재까지 명확하게 밝혀지지 않은 오토파지와 세포 사멸 간의 상호조절 관계에 대한 새로운 연구법을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 자가포식 분야 최고 권위 학술지인 ‘오토파지(Autophagy)’ 저널에 지난 10일 게재됐으며, DGIST 뇌·인지과학전공 안현규 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다.


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