캐리옵토시스가 유발되는 실측 영상 프레임. (가톨릭대 제공)/뉴스1

국내 연구진이 핵막 파열 원인을 규명해 암을 비롯한 인체 질병 예방 및 새로운 치료 기술 개발의 단초를 마련했다.

한국연구재단은 가톨릭대 조용연 교수 연구팀이 크랩3(CREB3) 단백질에 의해 유발되는 새로운 세포사멸법인 ‘캐리옵토시스’의 분자 기전을 규명했다고 28일 밝혔다.세포핵을 둘러싼 핵막은 핵 내·외 물질과 신호의 교환, 염색체의 주성분인 크로마틴 리모델링과 유전자 발현을 조절하는 역할을 한다.

하지만 유전자 손상, 미접힘 단백질 스트레스 및 세포 이동 과정에서 핵막이 온전성을 상실하면 세포의 사멸을 유도한다.

2018년 영국에서 처음 보고된 캐리옵토시스는 핵막이 터지면서 핵 내 유전체 노출과 DNA 손상 신호전달 활성화로 세포가 사멸하는 특징을 가진 것으로 알려졌으나 아직 핵막의 온전성 상실 원인과 이로 인한 세포사멸 과정 및 분자 기전은 규명되지 않았다. 이에 연구팀은 핵막이 터지면서 핵 내 유전체가 유출되고 DNA가 손상되어 세포가 사멸하는 캐리옵토시스 과정을 세계 처음으로 실측영상으로 촬영하고 분자기전을 규명했다.

연구팀은 제2형 막내재 단백질인 CREB3가 크로마틴을 핵막에 속박하는 역할을 하고, 외부 자극 등 비정상적인 방법으로 CREB3에서 분절이 일어나면 핵 내 지놈의 팽창력과 핵막 터짐을 막으려는 속박력 사이의 균형이 깨져 핵막이 폭발하듯 터지면서 세포사멸이 일어나는 것을 확인했다.

또 캐리옵토시스가 기존 세포사멸법으로 알려진 아팝토시스, 오토퍼지 등과 바이오마커에서 중첩되지 않아 서로 독립적인 세포사멸임을 밝혔다.

캐리옵토시스의 세포사멸 영향력(전체 세포군에서 캐리옵토시스에 의해 사멸이 되는 세포군의 비율)은 약 16-40%로 오토퍼지 등 기존 조절세포사와 유사하거나 탁월했다.

조용연 가톨릭대 교수. /뉴스1

조용연 교수는 “이번 연구는 생명 조절의 근원인 핵막의 온전성 유지 기전을 규명한 데 의의가 있다”며 “CREB3 단백질을 통한 핵막 온전성 유지 분자 기전이 다양한 인체 질병에 대한 치료법 및 치료제 개발의 원천기술로 활용될 수 있길 기대한다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자 지원사업을 통해 수행된 이번 연구 성과는 한국 생화학분자생물학회지 ‘실험분자의학' 온라인에 지난 13일 게재됐다.


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