세포 재활용 시스템 자가포식 경로 제어하는 분자 기전 확인
가톨릭대학교는 최근 조용연 약학대학 교수 연구팀이 이철중 한국기초과학지원연구원(KBSI) 박사 연구팀과 함께 세포 내 쓰레기 처리장으로 불리는 자가포식(Autophagy)의 핵심 조절 스위치를 발견했다고 21일 밝혔다.
자가포식은 세포 내 손상된 단백질이나 소기관을 리소좀과의 막 유합을 통해 분해하고 이를 세포 생존에 필요한 에너지원으로 활용하는 세포 재활용 시스템이다.
이번 연구의 핵심 주제인 DRAM2(DNA damage-regulated autophagy modulator 2)는 6개의 막 관통 영역을 포함하는 단백질로 세포 내 스트레스 상황에서 자가포식의 초기 단계를 활성화하는 역할을 한다.
연구진은 그동안 베일에 싸였던 DRAM2의 구체적인 기능을 규명하는 데 성공했다. 연구 결과 DRAM2는 효소 활성은 없으나 AP3D1/AP-3와 결합해 자가포식의 유동성을 조절하는 것으로 밝혀졌다. 특히 인산화효소 RSK2에 의한 인산화가 이 과정의 핵심 스위치임을 찾아냈다.
RSK2가 DRAM2의 특정 아미노산을 표적으로 인산화하고, 이 신호전달 축이 엔도솜에서 리소좀으로의 소포 운반에 결정적인 역할을 수행한다는 사실도 확인했다. 생체막과 막 사이의 동적 역학관계는 물론 세포 운명 조절이라는 관점에서 새로운 신호전달계를 발견한 것이다.
조 교수팀은 △돌연변이 단백질의 과발현 △내재성 단백질 분석 △질량분석 및 고해상도 형광현미경 관찰 △생물정보학 및 계산 구조 분석학 등 다학제적 연구 기법을 활용해 분자 기전을 입증했다. 또 모델 동물을 활용한 효능 검증실험을 거쳐 생체 내에서의 신뢰도도 확보했다.
조 교수는 "이번 연구는 세포 내 소포 유동성에 대한 새로운 기전을 규명했다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "RSK2-DRAM2 신호전달계가 자가포식 흐름을 조절하는 새로운 조절점으로 밝혀진 만큼 암을 비롯한 다양한 인체 질병에 대한 치료법 및 치료제 개발에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 세포생물학 및 분자생물학 분야 국제학술지 'Autophagy'(IF=14.3) 온라인판에 게재됐다.
