세포사이 커뮤니케이션의 원리를 이해하는데 새로운 돌파구를 제시하여, 암겢榮?같은 질병의 원인 규명과 치료에 중요한 단서를 제공하게 되었다.
생명과학과 류성호겮?풉?교수 연구팀은 ‘포스포리파제(Phospholipase) D’라는 단백질이 상피세포성장인자나 인슐린이 수용체를 자극하는 시간을 조절하는 타이머로 작용한다는 것을 세계 최초로 규명하고, 이 내용을 지난달 16일자 ‘네이처 셀 바이오놀로지’ 인터넷판에 발표했다.
사람과 같은 생명체는 50~100조 개의 세포로 구성되어 있으며, 이들 간에 서로 긴밀한 커뮤니케이션을 통해 성장이나 혈당이 조절되면서 건강을 유지할 수 있다. 이 커뮤니케이션을 담당하는 물질이 인슐린과 같은 호르몬이다.
인슐린의 경우 혈당이 높아지면 췌장에서 분비되며, 근육이나 지방세포를 자극하여 피 속의 당을 흡수시켜 혈당을 낮게 한다. 호르몬이 적절하게 작용하기 위해서는 세포 표면의 호르몬 수용체를 세포 안으로 이동시켜 세포가 자극을 받는 시간을 조절하는 것이 중요하다.
이러한 과정에서 포스포리파제D라는 단백질이 상피세포성장인자나 인슐린이 수용체를 자극하는 시간을 조절하는 타이머로 작용한다는 것이다. 호르몬의 양이 같다면 자극을 받는 세포에 있는 타이머 단백질의 양이 세포의 성장과 혈당조절의 효과를 좌우하게 되며, 호르몬과 타이머 단백질의 적절한 작용은 세포의 성장이나 혈당의 균형적인 조절에 매우 중요하다.
연구팀은 이번에 발견된 타이머 단백질이 다이나민(Dynamin)이라는 엔도시토시스(Endocytosis, 세포 표면을 안으로 끌어들이는 과정) 장치를 조절하는 원리를 처음으로 분자 수준에서 제시했다. 즉 다이나민은 안으로 끌어들인 소낭 모양의 세포표면의 목 부위를 잘라내는 가위 역할을 하는 단백질인데, 포스포리파제D가 가위를 언제 사용할 것인지를 결정하는 타이머로 작용한다는 점을 처음 발견한 것이다.
이 성과는 세포간의 커뮤니케이션의 핵심 이슈인 호르몬(신호) 자극 시간 조절의 분자원리를 이해하는데 새로운 돌파구를 제시하는 것이다.
우리나라 성인들의 대표적인 질병인 암과 당뇨병은 세포 혹은 세포들 간의 잘못된 커뮤니케이션, 즉 세포막의 수용체들의 비정상적인 자극으로 인해 일어난다. 암의 경우 상피세포성장인자 혹은 그 수용체의 비정상적인 자극으로 인해 무한증식을 하게 되며, 2형 당뇨의 경우 인슐린이 있어도 지방이나 근육세포가 자극을 적절하게 수용하지 못하여 혈당 조절을 할 수 없게 되는 것이다.
이번 연구결과는 수용체들의 자극시간을 조절할 수 있는 타이머를 발견함으로써 질병상태에서 이 타이머의 이상 유무에 대한 추적을 통하여 기존에 발견하지 못했던 신 개념 치료제 개발에 대한 표적으로 사용될 수 있다.
이번 연구의 주 연구자인 박사과정 이창섭 씨는 “세포들간의 커뮤니케이션은 호르몬들이 작용하는 세포에서 수용체의 엔도시토시스라는 과정을 통해 조절되고 있는데, 이 연구결과는 엔도시토시스 과정을 분자 수준에서 이해함으로써 세포들 간의 커뮤니케이션에 대한 연구의 전기를 마련했다”라고 말했다.