특정 유전자가 암세포의 증식과 전이를 억제하는 기능을 하는 것이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.

교육과학기술부 인간유전체기능연구사업단은 이화여자대학교 생명과학과 오구택 교수 연구팀(이미니 박사과정학생)이 'mARD1A225(Arrest Defective Protein 1225) 유전자'의 암세포 증식과 전이 억제 기능을 유전자 변형 쥐(GEM, Genetically Engineered Mouse)를 이용해 규명했다고 4일 밝혔다.

이번 연구에 사용한 mARD1A225 유전자는 오구택 교수팀과 서울대 김규원 교수팀이 한국인 위암 환자의 조직에서 발굴한 것이다.

암세포가 증식해 커다란 암 조직을 형성하게 되면 암 조직내부까지 혈관을 통한 산소공급이 원활하게 일어나지 않아 산소가 부족하게 되는 저산소 상태(hypoxia)가 된다.

암세포는 저산소 상태를 극복하기 위해 HIF-1α(hypoxia-induced factor-1α) 단백질을 안정화시켜 새로운 혈관을 생성하는 혈관 내피세포 성장인자(VEGF, vascular endothelial growth factor)를 만들게 된다.

반면 산소 공급이 잘되는 상태에서는 mARD1A225가 HIF-1α 단백질 분해를 촉진시킨다.

연구팀은 산소 공급이 잘 되는 상태에서 mARD1A225가 HIF-1α 단백질 분해를 촉진시킨다는 점에 착안해 직장암을 일으키는 유전자변형 모델 쥐(ApcMin/+ : 유전자 적중 쥐)에 mARD1A225 유전자를 다량 발현시킨 후 비교실험을 했다.

그 결과 mARD1A225 유전자를 다량 발현시킨 모델 쥐가 그렇지 않은 쥐에 비해 종양 발생이 억제된다는 사실을 확인했다.

또한 사람 위암 세포주와 쥐 피부암의 일종인 흑색종(melanoma) 세포주에 mARD1A225를 많이 발현시킨 후 이를 쥐에 이식해 실험한 결과 종양의 성장과 전이가 크게 억제된다는 사실을 추가로 발견했다.

mARD1A225는 HIF-1α 단백질의 532번째 아미노산인 라이신(K)을 아세틸화해 분해를 촉진하는데 라이신을 아르기닌(R)으로 바꾸면 아세틸화가 일어나지 않아 분해되지 않고 HIF-1α 단백질이 안정화된다.

연구팀은 HIF-1α 단백질의 532번째 아미노산 라이신을 아르기닌으로 바꾼 HIF-1αK532R 단백질이 발현되는 암 세포 주에서 mARD1A225가 많아도 HIF-1αK532R 단백질이 분해되지 않아 mARD1A225에 의해 억제되었던 암세포의 전이가 다시 촉진되는 것을 관찰했다.

즉, mARD1A225 유전자가 많으면 생체의 암 조직에서 저산소증이 발생해도 HIF-1α 단백질이 분해돼 혈관 내피세포 성장인자(VEGF) 생성이 줄어들고 결국 암 세포의 성장 및 전이가 억제 된다는 새로운 작동 원리를 밝힌 것이다.

이 연구 성과는 mARD1A225 유전자가 암의 성장 및 전이를 억제한다는 작동 원리를 생체 모델인 유전자 변형 쥐를 이용해 규명한 것으로, mARD1A225 유전자가 암 치료기술 개발에 큰 기여를 할 것이라는 점에 그 의미가 있다.

이번 연구 성과는 암 연구 분야에서 세계 최고수준의 과학저널인 미국 ‘국립암연구소저널(Journal of the National Cancer Institute)’온라인판에 2일 게재됐다.

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