저산소 암세포 사멸을 유도하는 핵심 인자 발견

- 저산소 환경에서 세포의 안정성을 유지하게 하는 단백질 발견

- 저산소 환경을 좋아하는 암세포를 효과적으로 제어할 수 있는 혁신 항암신약 활용 기대

□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 김정훈, 김정애 박사 연구팀이 저산소 환경에서 세포가 안정성을 유지하는 메커니즘을 규명하는 데 성공하였다고 밝혔다.

ㅇ 저산소 환경에서 생명력이 강한 암세포를 제어할 수 있는 새로운 대안으로써 향후 혁신 항암 신약개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

□ 산소는 세포의 생존과 성장을 결정하는 핵심 요소 중 하나다.

ㅇ 일반 대기 중 산소 농도인 약 21%보다 낮은 저산소 환경에 노출된 세포는 살아남기 위해 분자 수준에서 리프로그래밍을 진행하며, 환경 적응에 실패한 세포는 사멸된다.

□ 암세포는 조직 내에서 저산소 환경에 빈번히 노출되는 탓에 저산소 적응 리프로그래밍이 더 활발히 일어나 정상 세포보다 생존 확률이 높다.

ㅇ 이런 암세포의 저산소 적응 메커니즘을 저해시켜 암세포를 제거하는 방법이 새로운 항암기술로 떠오르고 있다.

□ 세포는 세포 내에 있는 유전체가 물리적, 화학적으로 안정성에 훼손을 입으면 사멸하게 되는데, 유전체의 안전성에 관여하는 요소 중 하나가 세포의 핵 내부에서 DNA를 감싸는 역할을 하는 히스톤 단백질의 메틸화이다.

ㅇ 단백질 메틸화란 히스톤 단백질에 특정 효소로 인해 단백질에 변형이 일어나는 것을 말한다.

□ 연구팀은 저산소 환경에서 히스톤 메틸화 효소인 SETDB1 단백질이 유전체의 안정성을 유지하게 하며, 이를 제어하면 유전체의 안정성이 깨져 세포사멸이 유도됨을 밝혀내었다.

ㅇ 연구팀은 SETDB1 단백질이 종양 억제 유전자인 본히펠린다우(Von Hippel-Lindau, 이하 VHL)와 결합하여 세포 내에서 분해되는 현상을 발견하였다.

ㅇ 이를 통해 산소 농도가 낮아지면 SETDB1 단백질과 VHL의 결합이 약해지며 SETDB1 단백질이 증가하는데,

ㅇ SETDB1 단백질의 증가를 억제하면 SETDB1 단백질에 의한 히스톤 메틸화가 정상적으로 이루어지지 않아 비정상적인 유전자 발현이나 DNA 손상이 발생해 유전체가 불안정해지고 세포사멸이 일어난다는 사실을 확인하였다.

□ 연구책임자인 김정훈 박사와 김정애 박사는 “암과 같은 저산소 적응성 질환을 효과적으로 제어할 수 있는 분자 표적을 찾은 것”이라며,

ㅇ “향후 SETDB1을 억제하는 혁신 신약개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.

□ 한편 이번 연구는 11월 10일 발간된 생명과학 분야의 유수 저널인 Nucleic Acids Research(IF 14.9) 최신 호에 게재되었으며,

(논문명 : Hypoxia stabilizes SETDB1 to maintain genome stability / 교신저자 : 김정훈‧김정애 박사 / 제1저자 : 박성렬‧조진화 박사)

ㅇ 과기정통부 융합연구사업과 개인기초연구사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행되었다.