지스트·카이스트 교수팀 융합 연구로
심장세포 생사 결정 신호경로 밝혀내
광주과학기술원(GIST·지스트)과 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 융합연구를 통해 심부전 등 심장질환의 근본적인 발생 원인을 규명해냈다.
25일 지스트에 따르면 지스트 생명과학부 김도한 교수와 카이스트 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수 연구팀이 심장근육 세포 내 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 심근세포의 생사(生死) 원리를 밝히는데 성공했다.
베타수용체는 심장 근육세포의 세포막에 존재하는 단백질로 심장 기능의 항상성을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있지만 근본 원리는 알지 못했다.
연구팀은 수학 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션, 분자 세포생물학 실험기법 등 IT(정보기술)와 BT(생명과학)를 융합한 시스템 생물학을 통해 기존 연구에서 한걸음 더 나갔다.
연구팀은 심근세포의 생존에 관여하는 신호전달분자(ERK)와 사멸에 관여하는 신호전달분자(ICER) 신호전달경로가 매개하는 회로가 핵심 분자스위치임을 밝혀냈다.
약한 베타수용체의 자극에 대해서는 ERK 신호전달경로가 활성화되고 이로 인해 세포생존 촉진에 핵심적인 역할을 하는 신호전달분자(Bcl-2) 단백질의 발현량이 증가돼 심근세포의 생존이 촉진된다는 것이다.
반면 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로가 활성화되고 Bcl-2 단백질의 발현량이 감소하게 돼 심근세포가 사멸된다.
이번 연구로 심장 근육세포 내 베타수용체 신호전달경로의 자극 세기에 따라 세포 생사의 근본 원리를 규명함에 따라 심부전 등 다양한 심장질환 치료 개발에 도움을 줄 것으로 기대된다.
연구진은 "이 연구는 IT와 BT가 융합한 시스템생물학 연구를 통해 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 심근세포의 생사 결정 원리를 밝힌 것"이라며 "향후 심근세포 운명을 제어하고 이를 통해 심부전 등 심장질환을 치료하는 데 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Comminications) 17일자 온라인판에 게재됐다.
/김명식 기자 msk@namdonews.com