퇴행성질환의 열쇠, 미토콘드리아 신호전달의 암호를 풀다

미토콘드리아 유전자돌연변이에 의해 미토콘드리아 기능 이상이 발생하는 핵심적인 신호전달경로를 국내 연구진이 규명했다.

서울대학교병원 내과 박경수 교수팀은 포항공대 황대희·가천의대 이봉희·변경희 교수팀과 공동으로 미토콘드리아가 유전자 3243 돌연변이에 의해 미토콘드리아 기능 이상이 생기는 기전에 세포내 전사인자인 RXRα(retinoid X receptor alpha)가 관여한다는 사실을 규명했다고 4일 밝혔다. 또 RXRα 활성물질 처리로 미토콘드리아 기능이 회복된다는 것을 알아냈다.

미토콘드리아는 세포 내에 존재하는 소기관으로 자체 DNA를 가지고 있으며 세포의 발전소로서 우리 몸에 필요한 에너지를 만드는데 중요한 역할을 한다.

미토콘드리아 기능 이상은 당뇨병 및 대사증후군, 알츠하이머병, 파킨슨 병 등 퇴행성 질환 발생과 연관이 높음이 알려져 있다.

미토콘드리아 유전자 3243 돌연변이는 미토콘드리아 DNA의 3243부위의 염기서열이 A에서 G로 돌연변이 되는 것으로 국내 당뇨병 환자의 약 1%를 차지하는 가장 흔한 유전적 이상이다. 그러나 이 변이로 당뇨병이 발병하는 자세한 기전은 물론 치료방법도 명확히 밝혀지지 않았다.

이에 연구팀은 미토콘드리아 유전자 돌연변이가 있는 환자의 미토콘드리아 DNA를 핵은 있으나 미토콘드리아 DNA가 없는 세포와 융합시킨 세포를 만든 후, 이 융합세포의 유전자와 단백질 발현을 분석했다. 그 결과 미토콘드리아 단백질 발현과 기능이 크게 감소했다.

이에 연구팀은 RXRα가 이러한 현상을 초래한 핵심적인 전사인자임을 밝혀냈다.

미토콘드리아 유전자 3243 돌연변이가 있는 융합세포에서는 세포 내 활성산소가 증가해 RXRα의 양이 50~75%까지 감소했고 이에 따라 미토콘드리아의 단백질 발현이 줄고 미토콘드리아 기능이 45~65%까지 감소한 것이다.

연구팀은 여기에 RXRα 활성물질을 처리한 결과 RXRα와 또 다른 전사인자인 PGC1α와의 상호작용이 증가하면서 미토콘드리아 기능이 약 40%정도 회복됨을 규명했다.

박경수 교수는 "이 연구는 미토콘드리아 유전자 돌연변이로 미토콘드리아 기능에 이상이 생긴 경우 RXRα가 중요한 치료표적이 된다는 가능성을 처음으로 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 심화 연구를 통해 미토콘드리아 기능 이상으로 발병되는 퇴행성 질환을 치료할 수 있는 길이 열리기를 기대한다"고 말했다.

이 연구는 세포 신호전달 분야 학술지 '사이언스 시그널링(Science Signaling)' 온라인판 2월 26일에 표지논문으로 실렸다.

[e-mail] 정명진 의학전문기자