심장 근육세포 생사 결정하는 신호전달경로 규명

KAIST 조광현 교수팀

조광현 KAIST 교수팀이 심장 근육세포의 생존과 사멸을 결정하는 신호전달경로가 심장 근육세포 내 베타수용체에 대한 자극의 세기에 따라 결정된다는 사실을 규명했다.

25일 KAIST에 따르면 조 교수팀과 김도한 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 교수가 시스템생물학 연구를 통해 심근세포 내 베타수용체가 강한 자극을 받으면 세포 사멸 경로가, 약한 자극을 받으면 세포 생존 경로가 각각 활성화된다는 사실을 확인, 관련 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Comminications) 17일자 온라인판에 게재됐다.

베타수용체는 심근세포 세포막에 있는 수용체 단백질로 심장 기능의 항상성을 조절한다.

또 베타수용체 신호전달경로는 베타1수용체를 매개로는 심근세포 사멸을, 베타2수용체를 매개로는 심근세포 생존을 촉진하는 것으로 각각 알려졌지만 두 경로를 결정하는 요인에 대해서는 규명되지 않았다.

그러나 연구진은 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 세포생물학 실험을 통해 베타수용체에 가해지는 자극의 세기에 따라 세포 생존에 관여하는 신호전달분자(ERK)를 활성화하는 경로와 세포 사멸에 관여하는 신호전달분자(ICER)를 활성화하는 경로를 결정하는 분자스위치를 알아냈다.

베타수용체에 대한 자극이 약하면 ERK 신호전달경로가 활성화되면서 세포생존을 촉진하는 ‘Bcl-2’ 단백질 생성이 증가하고, 자극이 강하면 ICER 신호전달경로가 활성화되면서 Bcl-2 단백질이 줄어들어 심근세포 사멸이 일어난다는 핵심 회로를 규명한 것이다.

조 교수는 “이 연구는 IT와 BT가 융합한 시스템생물학 연구를 통해 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 심근세포의 생사 결정 원리를 밝힌 것”이라며 “향후 심근세포 운명을 제어하고 이를 통해 심부전 등 심장질환을 치료하는 데 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

배문숙기자 moons@