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온탁범 조선대 교수. (조선대)

(광주=NSP통신) 김용재 기자 = 온탁범 조선대학교 교수(의학과) 연구팀이 암세포에서 형성되는 스트레스과립이 세포 내 네딜화(NEDDylation)를 유도하는 신호전달체계에 의해 형성된다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다.

스트레스과립이 암세포의 방사선 또는 항암치료에 내성을 부여하고, 생존율을 높이는 결과들은 이전에 관찰이 됐으나 스트레스과립이 어떤 분자적 메커니즘을 통해 응집되는 지는 밝혀진 바가 거의 없다.

이 연구에서는 암세포에 스트레스가 가해졌을 때 세포 내 네딜화 신호전달체계가 활성화되고 스트레스과립의 주요 구성 단백질인 SRSF3의 리신85번에 네딜레이션을 유도해 스트레스과립의 응집이 일어난다는 구체적인 분자적 메커니즘을 밝혔다.

암세포의 항암치료 내성 및 생존력을 높이는 스트레스과립의 구체적인 역할 및 형성의 분자적 메커니즘을 자세히 밝혀냄으로써 효과적인 항암 치료에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

미래창조과학부 기초연구사업인 선도연구센터(MRC)의 지원을 받은 이번 연구 성과는 세계적으로 저명한 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 7월 6일자에 게재됐다.

스트레스과립은 단백질 복합체로 암세포가 저 산소 상태, 영양분 부족 등과 같은 환경의 스트레스 조건에 처했을 때 형성된다.

암세포 내에 형성된 스트레스과립은 약물이나 방사선 치료에서 내성을 나타내 치료의 효율을 저하시키지만 어떠한 기전으로 스트레스과립이 형성되는 지는 아직 밝혀지지 않았다.

온탁범 교수 연구진은 스트레스과립이 네딜화를 통해 형성된다는 사실을 밝혀냈다.

네딜화는 암세포가 스트레스를 받을 시 스트레스 반응의 일환으로 작동한다.

이로 인해 네딜화의 주요 구성 단백질인 NEDD8은 다른 단백질과 결합해 그 단백질의 기능을 변화시킨다.

특히 네딜화 작용 중 단백질 UBE2M과 SRSF3은 스트레스과립에 중요한 영향을 끼친다.

UBE2M은 네딜화 신호전달체계에 필수적 역할을 하는 효소로 스트레스과립 형성에 필수적인 유전자 100여 개 중 하나다.

연구진은 UBE2M 발현을 억제했을 때 스트레스과립의 형성이 강력하게 저해된다는 것을 확인했으며 네딜화 신호전달체계에 관여하는 다양한 유전자의 발현을 저해했을 경우에도 동일한 결과가 나타나는 것을 확인했다.

연구진은 네딜화를 통한 스트레스과립의 형성 메커니즘을 구체적으로 규명하기 위해
프로테오믹스 분석법을 활용해 네딜화를 통해 변형되는 단백질들을 규명한 결과 스트레스과립의 구성요소이며 발암단백질로 알려진 SRSF3을 발견했다.

또 돌연변이법을 활용해 SRSF3의 리신85번에 NEDD8이 부착(네딜화)되는 것을 확인했다.

연구진은 SRSF3 아미노산인 리신 85번을 성질이 다른 아미노산인 아르기닌으로 대체한 돌연변이체를 제작해 암세포에 도입했을 때 스트레스과립 형성이 차단됨을 확인했다.

결론적으로 암세포에 스트레스가 가해졌을 때 세포 내 네딜화 신호전달체계가 작동하게 되고 스트레스과립의 구성단백질인 SRSF3의 네딜화가 유도돼 스트레스과립 구성요소들을 응집시키는 결과가 나타나는 것을 밝혀냈다.

온탁범 교수는“이번 연구에서 항암 치료시 약물 내성의 원인으로 알려진 스트레스과립 형성 과정을 분자적 수준에서 밝혔다”며 “이는 내성발생 기전을 조절해 스트레스과립의 형성을 제어할 수 있는 효과적 항암 치료기술의 개발에 크게 이바지할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

온탁범 교수는 한양대를 거쳐 미국 뉴햄프셔 주립대학에서 이학박사 학위를 취득했으며 미국 하버드의과대학 브리검 메디컬센터 박사후연구원을 역임하고 지난 2011년 조선대학교에 부임했다.

유전자 발현 조절을 매개하는 RNA 과립에 관한 연구가 지난 2008년 10월호 네이처 셀바이올로지 표지 논문으로 선정됐으며, 백내장의 원인이 되는 유전자를 세계 최초로 규명한 연구 논문이 2011년 3월 25일자 사이언스(Science)에 게재됐다.

또 지난 2014년 암세포에서 SRSF3의 발현 증가가 세포사멸에 관여하는 유전자의 발현을 최소화한다는 논문을 세포 사멸 및 분화 연구 분야의 세계 최고 권위지인 Cell Death and Differentiation 지에 게재하는 등 세계적인 연구 성과를 쌓고 있다.

청람학술상(1995년), 재미한인과학자협회 신진연구자상(2008년)을 수상했다.

NSP통신/NSP TV 김용재 기자, nsp2549@nspna.com
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