국내 연구진이 베타수용체 신호전달경로의 자극 세기에 따라 세포의 생존과 사멸이 어떻게 결정되는지 근본원리를 규명했다.

김도한 광주과학기술원 생명과학부 교수와 조광현 KAIST 바이오및뇌공학과 석좌교수는 ERK(세포생존에 관여하는 신호전달분자) 신호전달경로와 ICER(세포사멸에 관여하는 신호전달분자) 신호전달경로가 매개하는 피드포워드회로가 심근세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 분자스위치임을 밝혀냈다고 미래창조과학부가 25일 밝혔다.

그간 베타수용체의 자극은 일반적으로 심장근육세포를 사멸시키는 것으로 알려져 왔다. 강한 베타수용체 자극은 세포사멸을 유발하지만, 약한 자극은 오히려 세포생존을 유도한다는 것이다.

약한 베타수용체의 자극은 ERK 신호전달경로를 활성화하고 Bcl-2(세포생존 촉진에 핵심적인 역할을 하는 신호전달분자) 단백질의 발현량이 증가돼 심근세포의 생존이 촉진된다는 것이다. 반면, 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로가 활성화되고 Bcl-2 단백질의 발현량이 감소하게 돼 심근세포의 사멸이 유발된다는 설명이다.

김도한 · 조광현 교수는 “정보기술(IT)과 생명과학(BT)의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 지금껏 밝혀지지 않았던 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 상반된 심근세포운명의 원리를 규명한 것”이라며 “향후 심근세포운명의 제어 및 이를 통한 심부전 등의 다양한 심장질환 치료에 활용될 것”으로 기대했다. 

연구결과는 네이처(Nature) 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications/IF 10.742) 지난 17일자에 게재됐다.

<용어설명> 1. 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 誌 ○ 네이처 자매지로 자연과학 분야 국제학술지 (2013년 기준 영향력지수 10.742) 2. 시스템생물학(Systems Biology) ○ 복잡한 생명현상이 여러 구성인자들의 상호작용에 의한 것임에 주목하고 수학 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션, 분자 세포생물학 실험기법을 융합하여 시스템 차원의 근본적인 생명 메커니즘을 규명하려는 21세기의 새로운 융합연구 3. 신호전달(Signal transduction) ○ 외부 자극 또는 환경 변화를 세포막 수용체 단백질과 리간드(ligand)의 결합을 통해 인식하고 이를 일련의 신호전달 분자 간의 상호작용을 통해 세포 내로 전달함으로써 특정 유전자의 발현을 유도하여 세포반응을 만드는 과정 4. 베타수용체 / 베타차단제 ○ 베타수용체(β-adrenergic receptor)는 심장근육세포의 세포막에 존재하는 막단백질이며, 에피네프린이나 노르에피네프린 등의 신경호르몬에 의해 자극받으면 심장근육세포가 더 강하고 빠르게 수축하도록 하는 신호를 전달한다. ○ 베타차단제(β-blocker)는 베타수용체의 활성화를 저해하는 약물이며, 심부전의 진행을 억제시키는 효과가 있어서 임상에서 가장 널리 처방되는 심부전 치료약물이다.

-대한민국 의학전문지 헬스코리아뉴스-