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국내 연구진이 우리 몸 세포가 스스로 물질을 분해하며 항상성을 유지하는 원리를 규명했다.

고려대학교(총장 염재호) 생명과학부 송현규 교수 연구팀은 자식작용을 통한 유해 단백질 분해에 관한 분자 수준의 메커니즘을 규명했다.

자식작용(自食作用, autophagy)이란 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 더불어 세포 내 유해 단백질을 제거하여 세포의 항상성을 유지하기 위한 필수적인 분해 기작으로, 노화/유전적 변이/세포내 스트레스 등과도 밀접한 관련이 있다.

각종 스트레스는 세포에 유해한 단백질 응집체를 만들고 자식작용과 유비퀴틴-프로테아좀 시스템은 함께 세포 내에서 작용한다. 이 중 자식작용에 의한 단백질 응집체 제거는 세포 수준에서의 연구만 활발히 진행됐고 분자 수준에서의 구체적인 기전은 밝혀지지 않았다.

송현교 교수 연구팀은 세포 내에 단백질 응집체와 거대 응집체를 만들면서 전달자로 역할을 하는 p62/SQSTM1와 세포 스트레스의 주요 산물인 Arg-BiP/GRP78의 복합체 단백질의 3차원 구조를 밝히고 이 단백질의 새로운 기능을 규명하는 데 성공했다.

연구팀은 인체의 p62:Arg-BiP/GRP78 복합체 단백질을 대량 생산해서 분리한 뒤 전자현미경 및 X-선 결정학 방법 등을 통해 복합체의 구조를 분석했다. 이를 통해 그동안 p62의 도메인 중 유일하게 기능이 잘 알려지지 않았던 ZZ-도메인과 그의 기질인 Arg-BiP에 대한 구조를 알게 됐으며, 이 p62 단백질이 pH에 따른 복합체 형성 정도가 변한다는 사실을 확인했다.

송현규 고려대 교수는 “이 연구는 지금까지 알려지지 않았던 p62의 ZZ-도메인과 그의 기질인 Arg-BiP/GRP78의 구조를 고해상도로 밝히고, p62 단백질의 pH 변화에 따른 단백질 활성 변화를 규명한 것”이라며 “자식작용을 통한 유해 단백질 분해의 정확한 이해를 높인 것으로, 앞으로 유해 단백질로 야기되는 퇴행성 뇌·신경질환이나 암 질환에 대한 새로운 연구 방향을 제시하는데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.

과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자 도약전략연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 논문 게재됐다.

심지현 기자  bodo@emoneynews.co.kr

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