Northwestern 대학의 연구팀이 발표한 2건의 연구결과가 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 암, 낭포성 섬유증, 2형 당뇨병과 같은 단백질 접힘 이상과 관련된 질병의 예방과 치료에 도움이 되는 새로운 전략을 제시하고 있다. 세포에서 정상적인 업무가 수행된다면 단백질들은 제대로 된 형태로 접혀야 한다. 그러나 단백질이 제대로 접히지 못하거나 응집되면 세포의 기능 이상이나 사멸과 같은 나쁜 결과를 유발시키게 된다. 이러한 단백질 접힘 이상과 관련된 질병이 300 종 이상이라고 한다.
연구팀은 단백질 이상 접힘 및 독성 응집물 형성을 막아서 정상적인 세포를 유지하는 새로운 유전자와 경로를 발견하였다고 ‘PLoS Genetics’에 발표하였다. 또한 이들 경로에 이상이 발생하여 손상이 나타나는 세포들을 정상으로 회복시키는 소분자 물질을 찾았다고 ‘Nature Chemical Biology’에 발표했다. 연구를 주도한 Richard I. Morimoto 교수는 “우리들을 건강하게 살 수 있게 해주는데 도움이 되는 유전자와 소분자 물질을 찾았다는 점에서 이들 연구는 매우 매력적이다. 추가 연구에서는 이 2가지 중요한 연구가 상호 작용하는지를 설명하게 될 것이다.”라고 밝혔다.
PLoS Genetics에 발표된 유전자 연구는 투명한 선충인 C. elegans을 대상으로 진행되었다. 이 작은 생명체는 여러 가지 면에서 사람과 생물학적 특성을 공유하고 있으면서도 전체 유전체가 해독되어서 매우 가치 있는 생물학적 연구 도구로 이용되고 있다. 연구팀은 RNA interference(RNAi)라는 기술을 이용하여 C. elegans의 약 1만 9000종의 유전자 중 하나씩 발현을 감소시켜서, 어떤 유전자들이 세포의 단백질 응집을 억제하는지 시험하였다고 한다. 반대로 어떤 유전자가 응집을 늘리거나 영향을 주지 않는지도 시험하였다고 한다.
여기서 연구팀은 151종의 유전자가 세포의 단백질 응집에 영향을 주는 것을 확인했다. 88종은 polyQ(polyglutamine) 응집을 억제하였으며, 63종은 돌연변이 SOD1G93A 응집을 조절하였다. 이들 중에서 23종 만이 단백질 응집 억제 효과와 동시에 C. elegans의 활동성도 회복시키는 것으로 나타났다. 이어서 연구팀은 일련의 시험을 실시하여 9종의 유전자가 세포를 건강하게 만드는데 핵심적임을 확인했다. 이들 유전자들은 다른 질병에 관련된 여러 유전자들에도 양성 효과를 갖고 있었다. 이들 유전자는 동물의 단백질체(proteome)을 단백질 손상으로부터 보호하는 핵심 항상성 네트워크를 가리키고 있다.
‘Nature Chemical Biology’에 발표된 논문에서는 연구팀은 100만 종의 소분자 물질들을 사람의 조직 배양 세포에 시험하여 어떤 물질이 단백질 손상으로부터 세포가 보호받는 능력을 회복시킬 수 있는지를 확인하였다고 한다. 여기서 연구팀은 화학구조에 따라서 서로 다른 7 계열에 속하는 여러 물질들이 단백질 접힘을 회복시키는 분자 샤페론(chaperone)을 세포에서 더 많이 생산되게 만드는 것을 확인하였다. 연구팀은 이들 물질들을 단백질 항상성 조절제라고 부르고 있다.
연구팀은 이들 물질들이 세포를 정상 상태로 돌려놓으며 단백질 응집을 감소시키고, 단백질 이상 접힘에 대하여 보호효과를 내는 것을 확인하였다. 결론적으로 이들 물질들 동물 모델에서도 효과를 나타냈다. 연구팀은 효과가 뛰어난 유망 물질 30종에 대해서 분자구조 분석을 실시하였다. 여기서 17-AAG와 같은 일부 물질들은 다른 물질들보다 더 효과가 뛰어났다. Morimoto 교수는 “우리는 이들 물질들의 구체적인 기작은 아직 알지 못하지만 미래의 약물 개발을 위한 좋은 표적을 발견하였다.”라고 설명했다.
출처: 경기과학기술진흥원
원본출처: sciencedaily.com