고려대 김윤기 교수(39세)와 조하나 박사과정생(제1저자)이 주도하고, 강원대 최선심 교수팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)과 보건복지부 신종인플루엔자범부처사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학전문지 ‘셀(Cell)’의 자매지인 ‘분자세포(Molecular Cell)’지에 온라인 속보(4월 12일자)로 게재되었다. (논문명 : Staufen1-mediated mRNA decay functions in adipogenesis)
김 교수 연구팀은 지방세포 분화 과정을 조절하는 원리를 밝혀, 지방세포 분화를 막아 궁극적으로 비만을 억제할 수 있음을 규명하였다.
만병의 근원으로 알려진 비만은 과다한 지방세포의 분화와 에너지의 과잉공급으로 유발되는 하나의 질병으로, 고혈압, 고지혈증, 동맥경화, 심장질환과 같은 성인병으로 발전될 수 있기 때문에 지방세포 분화에 대한 과학자들의 관심은 매우 높아왔다.
지방세포 분화는 지방세포 분화에 필요한 유전자가 적당한 시기에 정확한 양을 발현함으로써 일어나는 일련의 정교한 과정이다.
이때, 유전물질의 발현은 중심원리(central dogma)에 의해 이루어지는데 이는 유전물질인 DNA가 mRNA라는 전달물질로 전사된 뒤, 이 mRNA는 다시 단백질로 번역됨으로써 유전자가 발현된다는 원리이다. 이전까지 연구에 따르면 지방세포 분화에 관한 연구는 DNA 수준에서 전사단계 조절에만 집중되어 왔다. 하지만 연구팀은 지방세포 분화 조절이 mRNA 단계에서도 조절된다는 것을 밝혀냈다. 이로써 지방세포 분화에 대한 새로운 메커니즘 발견으로 비만 질환 연구에 새로운 정보들을 제공할 수 있게 되었다.
구체적으로 살펴보면, 세포에는 세포내 mRNA양을 조절하는 중요한 작용기전인 SMD(Staufen1-mediated mRNA decay)가 있다. SMD는 단백질(Staufen1)이 특정 mRNA에 붙어 이를 빠르게 제거하여 mRNA의 양을 조절하는 원리로, 김 교수가 지난 2005년에 처음으로 밝혀낸 작용기전이다(‘Cell’지, 제1저자). 그러나 SMD가 구체적으로 어떻게 작용하고 어떤 생물학적 의미를 갖는지 알려진 바가 없었다.
연구팀은 SMD가 지방세포 분화 과정에서 중요한 역할을 하는 유전자인 'KLF2'의 mRNA의 안정성에 관여함으로써, 지방세포 분화 과정을 조절한다는 것을 최초로 밝혔다. SMD에서 중요한 역할을 하는 단백질(Staufen1, PNRC2)을 없애면, 지방세포 분화를 막는 단백질(KLF2)이 늘어나, 지방세포 분화가 억제됨을 관찰하였다.
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