[대학저널 이원지 기자] 연세대학교(총장 김용학) 화학과 신인재 교수 연구팀이 인공 염소이온 운반체를 개발하고 이들이 어떤 생물학적 과정을 통해 세포가 사멸되는지를 규명해 새로운 항암제 개발의 길을 열었다.
이 연구는 미래창조과학부의 창의적 연구사업의 지원을 받아 수행됐으며 네이처 자매지인 ‘네이처 케미스트리’(Impact Factor = 27.893) 온라인판에 최근 게재됐다.[논문명:A synthetic ion transporter that disrupts autophagy and induces apoptosis by perturbing cellular chloride concentrations]
세포 내 이온농도를 정교하게 조절하는 것은 정상적인 생명 유지를 위해서 대단히 중요하다. 만약 이온농도가 정상적으로 조절되지 않으면 다양한 질병에 걸리게 된다. 다른 한편으로 세포내 이온농도를 비정상적으로 변화시키면 세포사멸이 일어난다는 것이 보고됐다. 이 때문에 세포내 이온농도를 변화시킬 수 있는 인공 이온운반체 개발에 많은 연구를 수행하고 있다. 그러나 세포내 이온농도의 변화와 세포사멸에 관한 관계는 명확하게 규명되지 않았다.
신 교수 연구팀은 2014년에 칼릭스피롤(calixpyrrole) 구조의 인공 염소이온 운반체가 어떻게 암세포를 사멸시키는 지를 규명해 ‘네이처 케미스트리’ 논문에 발표했고 이 연구 결과는 전세계적으로 많은 관심을 받고 있다. 그 후 신교수 연구팀은 스쿠아르아미드(squaramide) 구조의 인공 염소이온 운반체를 개발하여 어떤 과정으로 암세포가 사멸되는 지 규명, 최근 네이쳐 케미스트리에 발표했다.
이 연구에 따르면 인공 염소이온 운반체는 세포 내 염소이온과 소듐이온(舊, 나트륨 이온)의 농도를 증가시키고, 이로 인해 사이토크롬 시(c)가 미토콘드리아에서부터 세포질로 빠져 나오고, 그 후 캐스페이즈 의존형 세포자살과정을 통해 세포가 사멸된다는 것을 밝혔다.
더 흥미로운 것은 이 인공 염소이온 운반체가 세포소기관의 하나인 리소좀의 염소이온 농도를 감소시켜 산성도를 감소시키고, 이로 인해 자가소화작용을 억제하여 세포사멸을 촉진시킨다는 것을 확인했다. 이 연구가 2014년에 발표한 연구와 다른 것은 이전 이온운반체는 리소좀의 염소이온 농도는 변화시키지 못해 자가소화작용에 영향을 주지 못하지만, 현재의 염소이온 운반체는 리소좀의 염소이온도 변화시켜 자가소화작용에도 영향을 주어 세포를 사멸시킨다는 것이다. 즉 현재의 이온운반체는 이전 발표한 이온운반체와 다르게 세포내 염소이온 농도도 변화시키면서 세포소기관내의 염소이온농도도 변화시켜 세포자살과 자가소화작용을 동시에 영향을 주어 세포를 사멸시킨다는 것이다.
이 연구는 향후 새로운 형태의 항암제 개발에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
[ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]
