가톨릭대학교(총장 최준규) 약학대학 조용연 교수 연구팀은 세포 내 ‘쓰레기 처리장’으로 불리는 자가포식(Autophagy)의 핵심 조절 스위치를 발견했다. 연구팀은 한국기초과학지원연구원(KBSI) 이철중 박사 연구팀과의 공동연구를 통해 세포의 생존과 노화, 사멸의 핵심 경로인 자가포식을 조절하는 새로운 분자 기전을 규명했다.
자가포식은 세포 내 손상된 단백질이나 소기관을 리소솜과의 막 유합을 통해 분해하고, 이를 세포 생존에 필요한 에너지원으로 활용하는 세포 재활용 시스템이다. 이번 연구의 핵심 주제인 DRAM2(DNA damage-regulated autophagy modulator 2)는 6개의 막 관통 영역을 포함하는 단백질로, 세포 내 스트레스 상황에서 자가포식의 초기 단계를 활성화하는 역할을 한다.
연구팀은 그동안 베일에 싸여 있던 DRAM2의 구체적인 기능을 규명하는 데 성공했다. 연구 결과, DRAM2는 효소 활성은 없으나 AP3D1/AP-3와의 결합을 통해 자가포식의 유동성을 조절하며, 특히 인산화효소인 RSK2에 의한 인산화가 이 과정의 핵심 스위치임을 밝혀냈다.
또한 연구팀은 RSK2가 DRAM2의 특정 아미노산을 표적으로 인산화하며, 이 신호전달 축이 엔도솜에서 리소솜으로의 소포 운반에 결정적인 역할을 수행한다는 사실을 확인했다. 이는 생체막과 막 사이의 동적 역학관계와 세포 운명 조절이라는 관점에서 새로운 신호전달계를 발견하고, 자가포식 경로를 정교하게 제어할 수 있음을 제시한 성과다.
특히 이번 연구는 다학제적 연구 기법을 통해 연구 결과의 완성도와 신뢰도를 극대화했다. 연구팀은 △돌연변이 단백질의 과발현 △내재성 단백질 분석 △질량분석 및 고해상도 형광현미경 관찰 △생물정보학 및 계산 구조 분석학 등 다양한 기법을 총동원해 분자 기전을 입증했다. 또한 모델 동물을 활용한 효능 검증실험을 거쳐 실제 생체 내에서의 신뢰도를 확보했다.
이번 연구 결과는 세포생물학 및 분자생물학 분야 세계 최상위 저널인 ‘Autophagy (IF=14.3)’에 지난 5월 3일 온라인 게재됐다. 이번 연구는 가톨릭대 약학대학 조용연 교수와 KBSI 방글·이철중 박사가 교신저자로, 가톨릭대 약학대학 남수빈 박사과정생과 KBSI 이가은 박사가 제1저자로 참여했다.
가톨릭대 조용연 교수는 “이번 연구는 세포 내 소포 유동성에 대한 새로운 기전을 규명했다는 데 큰 의의가 있다”며 “RSK2-DRAM2 신호전달계가 자가포식 흐름을 조절하는 새로운 조절점으로 밝혀진 만큼, 향후 암을 비롯한 다양한 인체 질병에 대한 치료법 및 치료제 개발의 원천기술로 활용될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
