"세포의 운명, 활성산소에 의한 ERK-JNK 분자 스위치가 좌우"

세포의 생(生)과 사(死)를 결정 짓는 활성산소의 작동원리를 국내 연구진이 찾아냈다.

8일 미래창조과학부에 따르면, 인산화효소로 세포 사멸에 관여하는 것으로 알려진 MLK3((Mixed Lineage Kinase 3)가 매개하는 양성피드백 회로가 활성산소 농도에 대한 ERK(Extracellular signal-regulated kinases)와 JNK(c-Jun N-terminal kinases) 경로간 신호흐름 균형을 조절, 세포 생사를 가르는 분자스위치 역할을 한다는 사실을 KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀과 한국생명공학연구원 권기선 박사로 구성된 공동연구팀이 최근 밝혀냈다.

활성산소는 세포 성장을 돕는 한편 세포 손상까지 일으켜 노화 등을 촉진하는데, 그 농도에 따라 서로 다른 생물학적 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다.

낮은 농도의 활성산소는 세포 내 필수적인 신호전달물질로서 세포신호전달과 항상성 유지에 반드시 필요한 산화환원신호의 매개체가 된다. 하지만 과도한 활성산소 발생은 단백질이나 DNA, 지질 등에 산화적 스트레스를 유발해 세포 주기 정지 및 사멸, 괴사를 일으킨다.

이 같은 세포의 운명을 결정짓는 활성산소의 상반된 역할에 대한 실마리가 이번 연구에 의해 밝혀진 것.

ERK는 세포 생존 및 증식에 관여하는 대표적인 신호전달 분자이며, JNK는 세포의 스트레스 반응 및 사멸에 관여하는 신호전달 분자다.

연구팀에 따르면 활성산소 농도가 낮을 때는 세포증식에 관여하는 ERK 단백질이 활성화되는 반면, 활성산소 농도가 높아지면 세포사멸에 관여하는 JNK 단백질이 활성화됐다.

이는 적절한 스트레스 환경에서는 ERK 단백질이 활성화돼 세포가 분열하도록 신호를 보내는 반면 과도한 스트레스 상황에선 JNK 단백질이 활성화돼 분열을 멈추고 세포가 죽도록 유도하는 것을 뜻한다.

연구진은 "활성산소는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 만큼 암과 당뇨, 심장병 등 각종 질병 및 노화와 같은 많은 생체 현상과 밀접한 관계를 갖고 있다"면서 "시스템생물학 연구를 통해 수수께끼로 남아있던 활성산소에 대한 상반된 세포반응의 원리를 규명함으로서, 향후 활성산소로 인한 노화나 암을 극복하기 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구 성과는 사이언스 시그널링(Science Signaling)지 6월3일자에 게재됐다.

뉴스팀 [e-mail]