'자가포식' 핵심 원리 규명…"치료제 개발 활용 기대"

국내 연구진이 세포 내 쓰레기 처리장으로 불리는 자가포식(Autophagy)의 핵심 조절 스위치를 찾았다.

조용언 가톨릭약대 교수팀과 이철중 한국기초과학지원연구원(KBSI) 박사팀은 공동연구를 통해 세포의 생존과 노화, 사멸의 핵심 경로인 자가포식을 조절하는 새로운 분자 기전을 규명했다고 밝혔다.

자가포식은 세포 내 손상된 단백질이나 소기관을 리소솜과의 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.

연구팀은 그동안 베일에 싸여 있던 DRAM2의 구체적인 기능을 규명하는 데 성공했다.

연구 결과, DRAM2는 효소 활성은 없으나 AP3D1/AP-3와의 결합을 통해 자가포식의 유동성을 조절하며, 특히 인산화효소인 RSK2에 의한 인산화가 이 과정의 핵심 스위치임을 밝혀냈다.

또 RSK2가 DRAM2의 특정 아미노산을 표적으로 인산화하며, 이 신호전달 축이 엔도솜에서 리소솜으로의 소포 운반에 결정적인 역할을 수행한다는 사실을 확인했다. 이는 생체막과 막 사이의 동적 역학관계와 세포 운명 조절이라는 관점에서 새로운 신호전달계를 발견하고, 자가포식 경로를 정교하게 제어할 수 있음을 제시한 성과다.

특히 이번 연구는 다학제적 연구 기법을 통해 연구 결과의 완성도와 신뢰도를 높였다.

연구팀은 ▲돌연변이 단백질의 과발현 ▲내재성 단백질 분석 ▲질량분석 및 고해상도 형광현미경 관찰 ▲생물정보학 및 계산 구조 분석학 등 다양한 기법을 총동원해 분자 기전을 입증했다. 또 모델 동물을 활용한 효능 검증실험을 거쳐 실제 생체 내에서의 신뢰도를 확보했다.

이번 연구 결과는 세포생물학 및 분자생물학 분야 세계 최상위 저널인 Autophagy(IF 14.3) 5월 3일자 온라인판에 게재됐다. 조용연 가톨릭약대 교수, 방글이철중 KBSI 박사가 교신저자, 남수빈 가톨릭약대 박사과정생과 이가은 KBSI 박사가 제1저자로 참여했다.

조용연 교수는 이번 연구는 세포 내 소포 유동성에 대한 새로운 기전을 규명했다는 데 큰 의의가 있다라며 RSK2-DRAM2 신호전달계가 자가포식 흐름을 조절하는 새로운 조절점으로 밝혀진 만큼, 향후 암을 비롯한 다양한 인체 질병에 대한 치료법 및 치료제 개발의 원천기술로 활용될 수 있기를 기대한다고 밝혔다.