한국생명공학연구원(생명硏, 원장 정혁, www.kribb.re.kr) 단백체의학연구센터 박병철 박사팀은 중앙대 약학대학 조사연 교수팀과 공동연구를 통해, 세포의 사멸 및 증식과 관련된 신호전달체계에서 ‘Pin1' 효소(프롤릴 이성화효소)가 신호전달 활성화에 핵심 역할을 한다는 것을 규명하였다.
생명체를 이루는 수많은 세포들은 세포 내외부에서 신호전달체계를 통해 정보를 교환하고 생리현상을 조절하고 있다. 또한 암이나 우울증, 면역질환, 퇴행성질환 등 많은 질병들이 세포신호전달과 밀접하게 연관되어 있어 세포신호전달 체계의 기능 연구와 신호전달 조절을 통한 질병 치료제 연구가 매우 활발히 진행되고 있다.
그동안 세포 신호전달체계에서 단백질이 인산화됨에 따른 단백질 활성의 변화는 인산화로 인해 단백질 구조가 변하면서 일어나는 것으로 알려져 왔다. 그러나 구체적으로 구조변화가 어떻게 일어나는지 그리고 인산화 자체로 충분한지에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 상태였다.
또한 최근 들어 인산화된 단백질에 작용하는 효소들이 발굴되었고 그 중 대표적인 것이 Pin1 단백질이다. 이에 본 연구팀에서는 세포신호전달체계 중 매우 중요한 JNK 신호전달체계가 Pin1에 의해 조절되는지 연구하게 되었다.
본 연구팀은 JNK 신호전달체계에서 인산화된 JNK 단백질에 Pin1 효소가 결합함으로써 구조를 변화시키고 이를 통해 JNK 단백질의 활성이 극대화됨을 밝혀내었다.
우선 JNK 단백질의 인산화 자체만으로는 충분한 JNK 단백질 활성을 나타내지 않았다.
또한 인산화된 JNK 단백질의 활성이 극대화되기 위해서는 Pin1 효소가 JNK의 인산화된 부위에 결합하여 단백질 구조 변화를 유발시켜야 함을 증명하였다.
본 연구결과를 통해 JNK 단백질이 활성화되기 위해서는 인산화 뿐만 아니라 Pin1에 의한 단백질 구조변화가 유도되어야 함을 보여 신호전달체계의 활성기작에 중요한 단서를 제공하였다.
이번 연구결과는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 공공복지연구사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 세포학 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 미국 학술지인 ‘세포 사멸과 분화(Cell Death & Differentiation)’에 1월 10일자에 게재되었다.
또한 ‘아시아-태평양 국제 분자생물학 네트워크(A-IMBN)’와 ‘네이처 퍼블리싱 그룹 네이처 아시아-태평양(NPG nature asia-pacific)’에서 주관하는 웹 사이트에서 작년 7월 주목할 논문으로 소개되기도 하였다.
생명硏 단백체의학연구센터 박병철 박사는 “Pin1 및 JNK 단백질은 암, 알츠하이머와 같이 세포의 사멸과 증식, 노화 등과 관련된 질병에 중요한 영향을 미치는 단백질로서, 이들 간의 새로운 기능규명을 통해 관련 질병의 발생 및 억제, 치료제 개발에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대한다”며 “앞으로 pin1을 적절히 조절할 수 있다면 면역질환, 노화, 암, 치매와 같은 주요 질환을 근원적으로 치료할 수 있을 것으로 기대되어 pin1을 조절하는 후속연구를 진행하고 있다”고 밝혔다.
-참고-
※ 단백질 인산화 : 세포내 단백질에 인산기가 붙는 것을 뜻하며, 단백질에 인산기가 붙거나 떨어짐에 따라 세포신호를 전달하는 단백질의 기능이 활성화되거나 불활성화됨.
※ JNK 신호전달체계 : JNK 단백질은 활성산소나 자외선(UV)과 같은 외부 세포자극을 인식하여 세포의 염증반응을 조절하는 단백질로서, JNK 단백질이 활성화되어야 이후의 후속 신호전달체계가 진행됨. 일반적으로 고등 동물세포에서 일어나는 대표적인 신호전달체계임. 박상구 기자 mast@jinnews.com
