부정맥(Arrhythmia)은 심장박동의 리듬 또는 속도와 관련되며 생명을 위협할 수 있는 문제로 심장박동이 너무 빠르거나 너무 느리거나 불규칙하게 되는 것이다. 부정맥은 세계적으로 수백만 명에게 영향을 미친다. 심장전도계(cardiac conduction system, CCS)는 심장의 박동속도와 리듬을 조절한다. 이는 심장 벽에 위치한 특수한 세포 그룹으로, 이들 세포가 심장박동 속도를 조절하고, 이는 우심방의 동발결절로부터 나오는 전기적 시그널을 심실로 보내, 수축시킴으로써 혈액이 펌핑되게 한다.
CCS의 형성과 기능을 조절하는 생물학적 그리고 유전적 메커니즘은 아직 잘 이해되지 않고 있다. 그런데, 생쥐를 이용한 새로운 연구로 Tbx3로 불리는 유전자의 기능 이상이 CCS 발달을 방해하고 치명적인 부정맥의 원인이라는 것이 밝혀졌다.
유타대학교 (University of Utah) 연구자들에 의해 학술지 Proceedings of the National Academy of Sciences 의 12월 26일 발간 호에 실린 논문에서 CCS가 Tbx3의 수준에 극도로 민감하다는 것이 밝혀졌다. Tbx3 수준이 역치 이하로 낮은 생쥐 배아(embryos)는 부정맥으로 고통 받고 생존할 수 없다. Tbx3 수준이 증가되면 생쥐가 태어날 수는 있으나, 그 쥐는 성장함에 따라 부정맥이 생기거나 급사했다.
Tbx3 단백질은 Tbx3 유전자에 의해 코딩되는 전사인자로 심장 발달(heart development)과 관련 지어져 왔으나, 그 기능이 명확히 밝혀지지 않았었다. 그런데 문(Anne M. Moon) 교수 팀은 Tbx3 유전자 구조에 약간의 변화로 이 단백질의 양에 변화가 일어난다는 것을 생쥐에서 발견했다. 이런 변화가 일어나면, 동발결절에서의 전기적 신호에 문제가 생기고 방실결절이 차단될 수 있는데, 이는 전기적 신호를 심방에서 심실로 전달한다. 그 결과, 생쥐 배아와 성체에서 치명적인 부정맥이 발생한다.
이번 발견은 기능적인 심장 조직을 재생시킬 수 있는 가능성을 의미 한다고 문 교수는 말한다. 심장근육을 재생하기 위한 많은 노력이 있었으나, 심장근육이 전기적 신호를 전달하지 못하면, 그 이상 나가지 못한다고 한다. 또한 심장근육을 조절하는 전도조직(conduction tissues)도 재생할 수 있어야 한다고 한다.
부정맥이 TBX3 유전자에서의 돌연변이에 관련된 최초의 문제는 아니다. 사람에서 TBX3 돌연변이가 사지-유선증후군(ulnar-mammary syndrome)이 있는 사람들에서 사지 기형(limb malformations)의 원인으로 지목되어 왔는데, 이는 태어날 때부터 나타나는 유전적 장애로 손과 아래 팔(forearms)의 뼈 기형 그리고 미숙한 땀샘과 유선(mammary glands)이 특징이다.
앞으로 연구에서 특히 Tbx3가 CCS에서 세포의 행동을 조절하는 방식 그리고 Tbx3가 충분하지 않는 세포들이 죽거나 일부 다른 종류의 세포로 전환되는 지 여부를 밝히고 싶다고 문 교수는 말한다.
그리고 이번 연구로 Tbx3 유전자의 심장에서의 역할이 생각보다 훨씬 더 중요하다는 것을 알게 되었다고 한다.
출처: 경기과학기술진흥원
자료출처: eurekalert.org
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