피로물질 젖산, 세포신호물질로 새로운 기전 발견

젖산과 상호작용하는 발암성 단백질 발견, 암·염증 치료제 개발 기대

□ 순수 국내연구진이 피로물질로 알려진 젖산(Lactate)이 세포성장 및 혈관생성을 조절하는 중요한 신호물질로써 작용함을 규명하였다. 향후 젖산과 작용하는 세포신호전달체계 조절을 통한 암 및 염증질환 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

 ㅇ 한국생명공학연구원(이하 생명연) 유전체구조연구센터 염영일 박사팀(교신저자: 염영일/박경찬 박사, 제1저자: 이동철 박사)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 세계적 저널인 셀지(Cell, IF 33.116) 4월16일자(한국시각 4월17일) 온라인 판에 게재되었다. (논문명 : A Lactate-Induced Response to Hypoxia)

□ 젖산은 급격한 운동시에 근육세포에서 해당작용(glycolysis)으로 세포 에너지원인 포도당(glucose)이 분해될 때 생산·분비되며, 근육통증을 유발하는 피로물질로써 잘 알려져 있다.

 ㅇ 젖산은 산소가 적은 상황에서 해당작용(glycolysis)이 활성화  되는 경우에도 다량 생성되는데, 특히 세포증식 활동이 활발한 암세포에서 이런 상황이 빈번하게 나타난다.

 ㅇ 저산소 상태에서 암세포에 의한 젖산 생성이 암의 악성화와 관련 있음이 일부 보고된 바 있으나, 암세포에서 젖산의 역할과 세부적인 작용기전에 대해서는 아직까지 알려져 있지 않았다.

□ 연구팀은 저산소 환경의 암세포에서 발현이 증가되고, 암세포의 성장과 암세포로의 혈관 생성을 위한 신호를 유발함으로써 암성장을 촉진하는 단백질 NDRG3을 새롭게 발견하였으며, 이 단백질이 젖산과 상호작용한다는 사실을 알아냈다.

    * NDRG3(NDRG family member 3) : NDRG(N-myc downstream regulated gene) 유전자 그룹의 하나로써, 현재까지 세포내 기능이 거의 알려지지 않은 신규 유전자

 ㅇ 연구팀은 실험을 통해 NDRG3 혹은 젖산생성 효소가 결여된 간암세포주는 종양형성 능력이 현저히 떨어짐을 확인했으며, 반대로 젖산생성 효소가 결여된 간암세포에 NDRG3을 인위적으로 발현시키면 간암세포의 종양형성이 크게 증가함을 확인하였다.

 ㅇ 이러한 사실은 암 세포의 주요 대사산물인 젖산이 암 유전자인 NDRG3 단백질을 증가시키며, 이는 곧 젖산이 암 세포 성장 및 악성화를 유도하는 중요한 세포신호인자로 작용함을 규명한 것이라고 할 수 있다.

 ㅇ 다시 말해, NDRG3 단백질과 젖산이 결합하여 NDRG3 단백질 분해가 억제됨으로써 암세포에 NDRG3를 축적시키고, NDRG3는 암세포에 성장을 촉진하는 신호를 보냄으로써 암을 악화시킨다는 것이다.

□ 연구책임자인 염영일 박사는 "동 연구성과는 암 및 염증 질환을 효과적으로 치료하기 위해서는 젖산의 생성을 조절하는 것이 중요하다는 사실을 밝힌 것"이라며,

 ㅇ 새로이 발굴된 NDRG3의 조절을 통해 암세포의 대사과정과 신호전달체계를 동시에 표적으로 하는 효율적 암 치료제뿐만 아니라 염증 질환, 심혈관 질환, 고산병, 근위축증 및 근육노화 관련 질환 등의 치료제 개발에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 밝혔다.