국내 연구진이 세포핵 속에 존재하는 단백질을 메틸화해 암 발생과 전이를 억제하는 새로운 작동 경로를 규명해 암 진단과 치료제 개발에 새로운 전기를 마련해 관심이 주목된다.

교육과학기술부는 백성희 서울대 교수의 주도 하에 진행한 연구에서 이같은 성과를 얻었다고 13일 밝혔다. 이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구팀은 종양 내부에 암세포의 급속한 성장으로 인해 저산소 영역이 발생할 때 암 전이를 억제하는 유전자 발현을 조절하는 '렙틴 단백질'을 메틸화하면, 히프원(HIF-1) 단백질의 기능을 막아 암의 진행을 선택적으로 억제한다는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다. 메틸화란 유기화합물의 수소원자를 메틸기(-CH3)로 치환하는 반응을 말한다.

즉, 렙틴 단백질에 존재하는 라이신 아미노산이 산소가 적은 상황에서 특이하게 G9a 효소에 의해 메틸화되면, 메틸화된 렙틴이 암의 진행과 전이를 촉진하는(저 산소 신호 전달을 통한 혈관의 생성 등) 유전자의 발생을 돕는 히프원 단백질과 결합해 그 기능을 억제한다는 새로운 사실을 규명한 것이다.

또한 이번 연구에서는 히스톤 단백질을 메틸화시키는 효소로 잘 알려진 G9a 효소가 히스톤 단백질뿐만 아니라 비(非)히스톤 단백질인 렙틴 단백질의 메틸화도 촉진시킨다는 새로운 사실을 밝혀냈다. 히스톤 단백질은 염색질을 구성하는 중심 단백질로서, DNA의 응축을 돕고, 유전자 발현 조절에 중요한 역할을 한다.

연구팀은 쥐를 이용한 실험을 통해 렙틴의 메틸화가 암 진행 및 전이를 억제한다는 사실을 검증했다. 렙틴의 양을 줄이거나 메틸화가 안 되는 렙틴의 돌연변이체를 과발현시킨 암세포를 쥐에 주사하면, 암 진행이 촉진된다는 사실을 발견했다.

더불어 렙틴의 메틸화 여부가 향후 암의 진행과 전이를 진단하는 주요한 마커(암 판별물질)로 활용될 수 있다고 판단하고, 국내외 특허출원도 완료했다.

앞서 백성희 교수는 카이원(KAI1)이라는 암 전이 억제 유전자의 메커니즘을 밝혀 2005년 네이처(Nature)에 발표했으며, 카이원 유전자의 발현을 조절하는 렙틴 단백질의 수모화(SUMO)가 암 전이에 미치는 영향과 경로를 규명해 네이처 자매지에 소개한 바 있다.

백성희 교수는 “이번 연구를 통해 암 진단과 치료제 개발에 전기를 마련했다는 점에서 의의가 있으며, 향후 신개념 항암제 개발까지 연결될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지 셀(Cell)의 자매지 ‘몰레큘라 셀(Molecular Cell)’9일자 표지논문으로 선정되는 영예를 얻었다.

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