세포 사라지는 새로운 경로 ‘캐리옵토시스’ 메커니즘 밝혔다

새로운 세포사멸법인 캐리옵토시스의 과정. 핵막이 폭발적으로 파열해(프레임 4) 핵 속의 내용물이 터져 나와 붕괴하면서 세포사멸이 진행되는 모습(프레임 5)을 볼 수 있다./조용연 가톨릭대 교수

국내 연구진이 세포 내 단백질로 조절되는 새로운 세포사멸의 한 방법인 ‘캐리옵토시스(Karyoptosis)’의 분자 메커니즘을 밝혀냈다. 암을 비롯한 인체 질병의 예방과 치료를 위한 단초를 마련했다는 평가다.

한국연구재단은 조용연 가톨릭대 약학대학 교수 연구진이 단백질에 의해 유발되는 새로운 세포사멸법인 ‘캐리옵토시스’의 분자 메커니즘을 규명했다고 28일 밝혔다.

세포핵을 둘러싼 핵막은 핵 내·외 물질과 신호 교환, 염색체의 주성분인 크로마틴 리모델링과 유전자 발현을 조절하는 역할을 한다. 하지만 유전자 손상이나 이상 구조를 갖는 단백질, 세포 이동으로 인해 핵막이 손상되면 세포의 죽음인 ‘세포사멸’을 유도한다.

세포사멸의 한 종류인 캐리옵토시스는 2018년 영국에서 처음 보고됐다. 캐리옵토시스는 핵막이 터지면서 핵 내 유전체 노출과 DNA 손상 신호전달 활성화로 세포가 사멸하는 것으로 알려졌으나, 아직 핵막의 손상 원인과 이로 인한 세포사멸 메커니즘은 규명되지 않았다.

연구진은 핵막이 터지면서 핵 내 유전체가 유출되고 DNA가 손상되어 세포가 사멸하는 캐리옵토시스 과정을 세계 최초로 관찰하고 메커니즘을 규명했다. 분석 결과 염색체의 주성분인 염색질(크로마틴)을 핵막에 속발하는 크렙3(CREB3) 단백질에서 분절이 일어나면 핵막이 폭발하듯 터지면서 세포사멸이 일어났다.

연구진은 “캐리옵토시스가 기존 세포사멸법인 세포자살(Apoptosis)이나 자가포식(Autophagy)을 의미하는 바이오마커와 중첩되지 않아, 독립적인 세포사멸인 것으로 보인다”며 “전체 세포군에서 캐리옵토시스에 의해 사멸되는 세포 비율은 16~40%로 기존 세포사멸법과 유사하거나 높았다”고 설명했다.

연구를 이끈 조용연 교수는 “이번 연구는 생명 조절의 근원인 핵막의 온전성 유지 메커니즘을 규명한 데 의의가 있다”며 “단백질을 통해 핵막 온전성을 유지하는 메커니즘이 다양한 인체 질병에 대한 치료법과 치료제 개발의 원천기술로 활용될 수 있길 기대한다”고 전했다.

이번 연구 결과는 한국 생화학분자생물학회지 ‘실험분자의학(Experimental & Molecular Medicine, EMM)’ 온라인판에 지난 13일 게재됐다.

참고 자료

Experimental & Molecular Medicine(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-024-01195-1

홍아름 기자(arhong@chosunbiz.com)

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