[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 인슐린이 제대로 만들어지도록 돕는 새로운 세포 내 단백질 품질관리 원리를 세계 최초로 밝혀냈다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 첨단바이오의약연구부 이영호 박사 연구팀이 일본 도호쿠대학교, 도쿠시마대학교, 영국 캠브리지대학교 등과의 국제 공동연구를 통해 단백질 이황화결합 형성을 돕는 단백질 PDIA6가 칼슘(Ca2⁺) 농도 변화에 따라 액액상분리(LLPS)를 일으킨다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 9일 밝혔다.
연구진은 PDIA6가 상분리를 통해 응축체(condensate)를 형성하면 상분리된 자가 집합체가 프로인슐린이 응집되지 않고 올바른 3차원 구조로 접히도록 하는 ‘품질관리 과립’으로 작동한다는 점을 밝혔다.
그동안 PDIA6는 단독으로 샤페론처럼 단백질 접힘을 보조한다고 알려져 있었으나 이번 연구는 이러한 기존 개념을 넘어PDIA6가 칼슘 이온과 정전기적 상호작용을 통해 구획화된 응축체 또는 자가 조립체로 존재하며 기능한다고 밝혔다.
PDIA6 집합체 내부에서는 프로인슐린의 응집이 저해되고 이황화결합 형성과 산화적 접힘이 촉진된다는 사실이 규명됐다. 이는 인슐린의 단백질 항상성 유지와 품질관리 기전에 더불어 PDIA6의 액액상분리 현상은 생체 내 인슐린 분비에 필수적인 과정임이 증명된 것이다.
이번 연구에서 밝혀진 PDIA6의 액액상분리 현상은 소포체가 균질한 단일 공간이라는 기존의 통념을 뒤엎고 단백질 생산을 위한 품질관리 기능이 실제로는 특정 미세 구역들로 구획화돼 작동한다는 새로운 개념을 제시했고 이를 ‘단백질 품질관리 과립’으로 명명했다.
당뇨병을 비롯해 알츠하이머병, 파킨슨병, 근위축성 측삭경화증 등 다양한 신경퇴행성 질환은 체내에서 비정상적인 구조를 가진 단백질이 응집·축적되는 과정과 밀접하게 관련돼 있다.
PDIA6 상분리 조절 메커니즘에 대한 새로운 통찰을 제공함에 따라, 단백질 응집에 의해서 발생하는 여러 가지 질환(protein misfolding diseases)*의 새로운 치료 전략 개발로 이어질 것으로 기대된다.
KBSI 이영호 박사는 “이번 연구는 소포체 단백질 품질관리에서 칼슘 이온에 의해 유도되는 PDIA6 상분리가 수행하는 핵심적인 역할을 명확히 보여준다”며 “우리는 단백질 상분리를 조절할 수 있는 화합물을 개발하여 소포체 관련 단백질 응집 질환을 극복하고 정밀 의학을 발전시키는 후속 연구를 기대한다. 또 이번 연구는 국제협력과 융합연구의 중요성이 증명된 좋은 사례로, KBSI-도호쿠대학교 MoU와 KBSI-World Top Class Laboratory(WTCL) 프로젝트에 감사하다”고 말했다.
