서울대학교 의과대학 윤홍덕(40·부교수) 교수팀은 체내에서 에너지 높낮이를 인지해 유전자 발현(發現)에 반영하는 CtBP (C-terminal binding protein) 단백질의 에너지 감지(感知) 스위치 메커니즘을 세계 최초로 규명하는데 성공했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 그간 생체 에너지 대사효소로만 알려졌던 CtBP 단백질이 체내 에너지 통화물질(通貨物質)인 NADH (nicotinamide dinucleotide, 니코틴아미드 디뉴클레오티드)의 농도를 감지, 유전자 발현 활성 단백질인 p300의 기능을 조절하는 새로운 메커니즘을 규명해 생체 에너지가 유전자 발현을 직접적으로 관장할 수 있다는 새로운 사실을 밝혔다.

과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 우수연구센터인 '노화 및 세포사멸 연구센터'(단장 박상철) 연구의 일환으로 진행된 이번 연구는 "유전자 발현을 위해서, 반드시 필요한 크로마틴(chromatin)의 기능적 구조를 리모델링하는 단백질인 p300을 생체 에너지가 직접 조절할 수 있다"는 새로운 학문적 개념을 세계 최초로 세웠다는데 의미가 있다.

◀CtBP 존재 유무에 따른 유전자 발현 강도를 나타내는 형광 현미경사진

(1) 녹색형광: CtBP가 존재하는 세포를 나타냄(좌측). CtBP가 유전적으로 결핍된 세포는 녹색으로 나타나지 않음(우측). 그 원위치를 백선으로 표시

(2)적색형광: 크로마틴 히스톤의 아세트화 정도로서 유전자 발현 강도를 나타냄. 붉을수록 유전자 발현이 강함을 의미. CtBP가 없으면 세포내 유전자 발현이 강해짐.

(2)번 그림은 (1)번 그림과 같은 세포를 적색 형광물질로 유전자 발현강도를 검출한 것.

현대인들은 필요 이상의 음식을 섭취해 비만, 암과 같은 고에너지 관련성 질환에 더욱 더 노출돼 관련 질환의 예방 및 치료제 시장도 급속히 증가하고 있다. 따라서 이번 연구는 생체 에너지가 유전자 발현에 직접 관여한다는 메커니즘에 기초를 두고 있기 때문에 앞으로 이를 응용한다면, CtBP 단백질은 정상적인 세포보다 많은 에너지를 사용하는 암세포의 치료제 개발을 위한 좋은 타겟 단백질로 이용될 수 있을 것으로 예상된다.

이번 연구는 국제적 과학 학술지인 Nature 자매지인 'Nature Structural & Molecular Biology'의 인터넷 온라인 판에 18일 오전 3시 (한국시각)에 소개될 예정이며 오는 5월호에 지면(紙面)으로 게재될 예정이다.