[대학저널 김주원 기자] 아주대·서울대 공동 연구팀이 암·퇴행성 질환을 치료하고 노화를 억제할 수 있는 세포 자가 포식 작용(오토파지, Autophagy)의 새로운 유전자 조절 메커니즘을 밝혀냈다.
아주대는 박대찬 생명과학과·대학원 분자과학기술학과 교수 공동 연구팀이 포도당 결핍 상황에서 일어나는 오토파지 유전자들의 발현을 조절하는 새로운 후성유전학적 조절 메커니즘을 밝혀냈다고 27일 발표했다.
해당 연구는 ‘인핸서 활성화를 통해 포도당 결핍 유도 오토파지의 후성유전적 조절에 핵심적 기능을 하는 PHF20(PHF20 Is Crucial for Epigenetic Control of Starvation-Induced Autophagy through Enhancer Activation)’라는 논문으로 옥스퍼드대학에서 발간하는 세계적 저널 핵산연구 7월 13일자 온라인에 게재됐다.
연구에는 박 교수와 백성희 서울대 생명과학부 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 제1저자로 아주대 김재훈 연구원(대학원 분자과학기술학과)과 서울대 박세원·오성룡 연구원(생명과학부)이 함께 참여했다.
오토파지는 세포의 항상성 유지와 외부 스트레스로 인한 세포 손상을 막기 위해 필수적인 과정으로, 세포 내의 필요 없거나 손상된 단백질과 세포 소기관을 분해하는 과정을 말한다.
이 과정에서 오토파지를 일으키는 데 필요한 오토파지 단백질들도 함께 분해된다. 이 때문에 일정한 수준의 오토파지가 유지되기 위해서는 오토파지 유전자가 활성화돼 오토파지 단백질들을 만들고, 세포 내 오토파지 단백질의 양이 충분히 유지돼야 한다.
오토파지가 제대로 조절되지 못하면 암과 퇴행성 뇌신경 질환을 비롯한 질병이 발생하며, 노화를 촉진하기도 한다. 이 때문에 전 세계적으로 오토파지 조절을 통해 이러한 질병들을 치료하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 포도당 결핍 같은 실제 세포 스트레스 상황에서 세포 내의 유전정보가 어떻게 오토파지 단백질의 생성으로 이어지는지에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않아 더 심도 깊은 연구가 필요한 분야였다.
공동 연구팀은 세포 스트레스 상황에서 PHF20 단백질이 오토파지 관련 유전자 발현을 증가시킨다는 점을 새롭게 밝혀내는 데 성공했다. PHF20 단백질은 다른 전사조절 인자들과 함께 특정 상황에서 유전자의 발현을 조절하는 데 중요한 기능을 수행한다.
박 교수는 “이번 연구는 오토파지 유전자 발현이 조절되는 후성유전학적 전사 조절 메커니즘을 규명, 오토파지 활성 조절의 근본적 이해를 제공했다는 데 의미가 있다”며 “오토파지 관련 질병 치료제 개발에 새로운 가능성을 제시한 셈”이라고 설명했다.
박 교수는 이어 “최근 주목받는 차세대 DNA 염기서열 분석 기술과 기계학습을 적극적으로 도입해, 방대하고 다양한 종류의 데이터를 통합적으로 해석할 수 있었다”며 “최신 생물 정보학과 전통적 생화학적 실험 방법의 융합 사례를 보여줌으로써, 앞으로 생물학 연구에 더 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
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