세포의 생존과 사멸 결정하는 핵심 신호전달체 규명
세포의 생존과 사멸 결정하는 핵심 신호전달체 규명
인지질의 한 종류인 포스포이노시톨 포스페이트(PIP), 세포 생존·사멸 결정

세포막 안에서는 세포의 성장 촉진하는 신호전달 ... 세포 밖에서는 사멸 표시

“자가면역질환, 암, 대사질환 연구 등에 새로운 패러다임 제시할 것으로 기대”
  • 박민주
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2022.02.27 12:00
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가천대학교 의과대학교 오병철 교수 [사진=한국연구재단 제공]
가천대학교 의과대학교 오병철 교수 [사진=한국연구재단 제공]

[헬스코리아뉴스 / 박민주] 국내 연구팀이 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 신호전달체를 규명했다. 

가천대학교 의과대학교 오병철, 김옥희 교수 연구팀은 포스포이노시톨 포스페이트(PIP)가 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심인자임을 밝혀냈다. PIP를 활용해 탐식세포 특이적 약물전달체 개발의 핵심 작용 기전도 규명해냈다. 

포스포이노시톨 포스페이트(phosphatidylinositol phosphates, PIP)는 인지질의 한 종류다. PI(3)P, PI(4)P, PI(5)P,  PI(3,4)P2, PI(3,5)P2, PI(4,5)P2, PI(3,4,5)P3 등 7종의 PIPs는 세포막, 소포체, 미토콘드리아, 신경섬유를 둘러싸는 수초 등 생체막의 주성분으로 알려져 있다. 뇌와 간에 많이 함유되어 있으며 신경전달이나 효소계의 조절 작용에 중요한 역할을 한다.

탐식세포(Phagocytes)는 세포조직이나 이물질, 미생물, 사멸세포, 유해한 외부 물질 등을 섭식하거나 독소를 분비해 파괴할 수 있는 세포로, 대식세포와 호중구 등이 있다. 인간 면역에서 탐식세포가 장애를 일으키면 빈번한 감염과 염증을 유발하고 만성질환의 원인으로 작용한다. 

사멸 세포는 세포표면에 'eat-me' 신호를 표시해 대식세포나 탐식세포에 의해 인식 및 제거된다. 조직에서 사멸 세포의 신속한 제거는 세포 내 잠재적인 염증반응과 항원 및 DNA에 대한 자가면역반응을 억제하는 것으로 알려져 있다.

현재까지는 세포 내 수 많은 인지질 중 포스파티딜세린(phosphatidylserine, PS)만이 사멸 세포의 표면으로 노출돼 대식세포의 'eat-me'신호로 작용하는 것으로 알려져 있었다. 인지질이란 당지질, 콜레스테롤, 단백질과 함께 생체막의 주요 성분으로 인을 포함하는 지질의 일종이다. 

그런데 이번 연구를 통해 세포 내 다양한 신호전달에 중요한 인지질로 알려진 포스파티딜이노시톨 포스페이트(PI(3,4,5)P3)가 세포사멸시 세포 밖으로 노출되면서 'eat-me'신호로 작용한다는 사실이 밝혀졌다. 

즉, 세포막 안에서의 PI(3,4,5)P3는 세포의 성장을 촉진하는 신호전달기능을 하고, 세포막 밖으로 노출된 PI(3,4,5)P3는 세포의 사멸을 표시하는 'eat-me' 신호로 작용할 수 있다는 것이다. 

오병철 교수는 헬스코리아뉴스에 “세포의 생존과 사멸이라는 상반된 운명을 결정하는 핵심인자로써 PI(3,4,5)P3의 숨겨진 연결고리를 찾았다”고 연구 의의를 설명했다. 

그러면서 “이번 연구 결과가 자가면역질환, 암, 대사질환 연구 등에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”면서 “후속연구를 통해 새로운 대식세포 단백질 수용체를 발굴하고 대식세포 특이적 약물 전달체 개발에 활용을 위한 응용연구를 지속할 것”이라고 전했다.

이번 연구의 성과는 국제학술지 '세포 사멸 및 분화(Cell Death and Differentiation)'에 지난달 11일 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 선도연구센터(MRC) 및 기본연구 사업의 지원으로 수행됐다. 

세포 생존과 사멸의 상반된 운명을 결정하는 PIP3의 신호전달 기능a) PIP3가 세포 내에 존재 시 생존을 위한 성장을 자극하는 신호로 작용함. b) 세포사멸*(apoptosis, necroptosis, ferroptosis 등)을 촉진하는 약물 작용에 의해 세포막 표면에 PIP3가 노출되어 대식세포에 의해 제거 되어야하는 ‘eat-me’ 신호가 표시됨.    * 세포사멸 : 세포자살(apoptosis), 네크롭토시스(necroptosis), 퍼롭토시스(ferroptosis) 등 다양한 세포사멸 기전이 존재하는 것으로 알려짐 c) 사멸세포 외막에 노출된 ‘eat-me’ PIP3는 대식세포의 CD14 단백질 수용체에 인식되어 탐식작용에 의해 제거됨. 즉 PIP3가 세포 내막에 존재 하면 세포의 성장과 생존을 촉진하는 신호로 작용하고, PIP3가 세포 외막에 노출되면 세포의 죽음을 표시하여 대식세포가 인식 및 제거하는 eat-me 신호로 작용함을 증명함.그림설명 및 그림제공 : 가천대학교 오병철 교수
세포 생존과 사멸의 상반된 운명을 결정하는 PIP3의 신호전달 기능
a) PIP3가 세포 내에 존재 시 생존을 위한 성장을 자극하는 신호로 작용한다.
b) 세포사멸*(apoptosis, necroptosis, ferroptosis 등)을 촉진하는 약물 작용에 의해 세포막 표면에 PIP3가 노출되어 대식세포에 의해 제거 되어야하는 'eat-me' 신호가 표시된다. * 세포사멸 : 세포자살(apoptosis), 네크롭토시스(necroptosis), 퍼롭토시스(ferroptosis) 등 다양한 세포사멸 기전이 존재하는 것으로 알려져 있다.
c) 사멸세포 외막에 노출된 'eat-me' PIP3는 대식세포의 CD14 단백질 수용체에 인식되어 탐식작용에 의해 제거된다. 즉 PIP3가 세포 내막에 존재 하면 세포의 성장과 생존을 촉진하는 신호로 작용하고, PIP3가 세포 외막에 노출되면 세포의 죽음을 표시하여 대식세포가 인식 및 제거하는 'eat-me' 신호로 작용함을 증명했다.
[그림 설명 및 제공 : 가천대학교 오병철 교수]

 


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