경북대 조동형 교수팀, 손상된 세포소기관 ‘퍼록시좀’제거하는 신규 경로 규명

 조동형 교수.

경북대학교 연구진이 세포 내 주요 소기관인 ‘퍼록시좀(peroxisome)’이 손상됐을 때 이를 선택적으로 제거하는 새로운 분자 경로를 규명했다.

경북대 생명공학부 조동형 교수 연구팀이 ㈜오가시스, 서울대 정종경 교수팀, 한국생명공학연구원 이규선 박사팀과의 공동연구를 통해 퍼록시좀의 선택적 자가포식 과정인 ‘펙소파지(pexophagy)’를 조절하는 신규 분자 신호축을 밝혀냈다.

퍼록시좀은 미토콘드리아와 함께 세포 내 에너지 대사와 활성산소 조절을 담당하는 핵심 소기관이다. 특히 지방산 대사와 독성 물질 제거에 중요한 역할을 하며, 기능 이상이 발생할 경우 세포 내 노폐물이 축적돼 각종 대사 질환과 퇴행성 질환으로 이어질 수 있다. 이에 따라 세포는 ‘자가포식’ 과정을 통해 손상된 퍼록시좀을 제거하며 항상성을 유지한다.

연구팀은 퍼록시좀이 손상될 경우 ‘PINK1-STUB1-ABCD3’로 이어지는 새로운 분자 신호축이 활성화된다는 사실을 확인했다. 기존에는 미토콘드리아 품질 관리에만 관여하는 것으로 알려졌던 PINK1 단백질이 퍼록시좀의 품질 관리에도 핵심적으로 작용한다는 점을 처음으로 입증한 것이다.

구체적으로, 퍼록시좀 단백질 수송에 관여하는 PEX13이 결핍되면 소기관이 손상되고, 이를 PINK1이 감지해 활성화된다. 이어 PINK1은 STUB1 단백질의 효소 활성을 증가시켜 퍼록시좀 막 단백질인 ABCD3에 유비퀴틴 표식을 부여한다. 이후 자가포식 조절 단백질 SQSTM1이 이를 인식해 손상된 퍼록시좀을 제거하는 방식이다.

연구팀은 이번 결과가 세포 내 소기관들이 개별적으로 작동하는 것이 아니라, 상호 연결된 통합적 품질 관리 네트워크를 통해 유지된다는 점을 보여준다고 설명했다.

조동형 교수는 “이번 연구는 젤웨거 증후군 등 퍼록시좀 기능 이상으로 발생하는 질환의 발병 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기반이 될 것”이라며 “향후 치료 전략 개발에도 핵심적인 단서를 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 식품의약품안전처의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Cell Death & Differentiation’ 4월 2일자 온라인판에 게재됐다.

/김락현기자 [e-mail]