한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)이 연세대 연구팀과 함께 차세대 항암 표적을 제시했다. 우리 몸 세포 속 '성장 스위치'를 찾아냈는데, 이를 암세포의 비정상적인 성장 신호 차단에 활용 가능할 전망이다.
KAIST는 박희성·강진영 화학과 교수팀이 김성훈 연세대 교수팀과 세포의 영양 상태 감지 및 성장 신호 활성화 핵심 원리를 규명했다고 26일 밝혔다.
세포는 주변에 아미노산과 같은 영양분이 충분한지 확인하고, 그에 따라 성장과 단백질 합성, 에너지 사용을 조절한다. 핵심 역할을 하는 것이 단백질 복합체 'mTORC1'이다.
mTORC1은 영양분과 에너지가 충분할 때 세포 성장과 단백질 합성, 대사를 촉진하는데 과활성화되면 세포가 필요 이상으로 성장·증식할 수 있다.
이 때문에 mTORC1은 항암제 개발 주요 표적으로 주목받아 왔지만, 세포가 외부 영양 신호를 어떻게 감지하고, 이를 mTORC1 활성화로 연결하는지는 완전히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 다중 아미노아실-tRNA 합성효소 복합체(MSC)에 주목했다. MSC는 단백질 합성을 돕는 역할만 하는 것으로 알려졌지만, 이번 연구를 통해 세포 내 영양 상태를 감지해 성장 신호를 전달하는 핵심 허브 역할도 한다는 사실을 밝혀냈다.
핵심은 MSC 안에 있는 LARS1 단백질이었다. LARS1은 세포에 영양분이 충분하다는 신호를 받으면 '인산화' 변화를 겪는다. 인산화라는 '출동 신호'가 전달되면, 이를 받은 LARS1은 함께 붙어 있던 IARS1(아이소류신을 인식하는 단백질 합성 효소)과 분리돼 MSC 밖으로 이동한다. 이후 세포 성장 스위치인 mTORC1을 활성화한다.
연구팀은 이 과정을 극저온 전자현미경(Cryo-EM)을 사용해 원자 수준에 가깝게 분석하는 등 연구로 LARS1의 인산화가 영양 신호를 세포 성장 신호로 바꾸는 핵심 분자 스위치라는 사실을 입증했다.
연구팀은 앞으로 LARS1을 인산화시키는 효소와 그 조절 과정을 추가로 밝혀내면, mTORC1 자체를 직접 막는 대신 성장 신호 시작점을 정밀하게 차단하는 새로운 항암 치료 전략을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
강진영 교수는 “이번 연구가 암세포에서 비정상적으로 활성화된 성장 신호를 보다 선택적으로 차단하는 치료 전략으로 이어지길 기대한다”고 말했고, 박희성 교수는 “MSC를 통해 성장 신호를 조절하는 새로운 분자 스위치를 밝혀냄으로써 차세대 항암제 개발을 위한 중요한 기반을 마련했다”고 말했다.
김유진 KAIST 화학과 박사가 제 1저자로 참여한 이번 연구는 네이쳐 커뮤니케이션즈에 6월 11일 온라인 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
