국내 연구팀, 심장근육세포 삶과 죽음 결정 핵심 회로 규명
전임상 뒷받침되면 심부전 등 다양한 심장질환 치료에 활용 가능
국내 연구팀이 심장근육세포의 삶과 죽음을 결정하는 핵심 회로를 규명해 심부전 등 다양한 심장질환 치료에 활용될 것으로 기대된다.
연구팀은 시스템생물학 연구를 통해 심장근육세포내 베타수용체 신호전달경로의 자극 세기에 따라 세포의 생존과 사멸이라는 상반된 운명이 어떻게 결정되는지 그 근본원리를 규명해냈다.
베타수용체 신호전달경로는 심근세포의 생존을 촉진(베타2수용체 매개)하지만 동시에 심근세포의 사멸을 유도하기도 해 심장독성을 유발(베타1수용체 매개)함으로써 심부전 등 다양한 심장질환을 일으킨다.
지금까지 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 상반된 심근세포운명(생존 혹은 사멸)의 근본 원리를 밝히고자 하는 많은 시도가 있어왔으나 아직 밝혀지지 않았다.
연구팀은 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 세포생물학 실험의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 ERK(세포생존에 관여하는 신호전달분자) 신호전달경로와 ICER(세포사멸에 관여하는 신호전달분자) 신호전달경로가 매개하는 피드포워드회로가 심근세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 분자스위치임을 밝혀냈다.
약한 베타수용체의 자극에 대해서는 ERK 신호전달경로가 활성화되고 이로 인해 Bcl-2(세포생존 촉진에 핵심적인 역할을 하는 신호전달분자) 단백질의 발현량이 증가돼 심근세포의 생존이 촉진되지만, 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로가 활성화되고 Bcl-2 단백질의 발현량이 감소하게 돼 심근세포의 사멸이 유발된다.
김도한 교수(광주과학기술원 생명과학부)와 조광현 교수(KAIST 바이오및뇌공학과)는 "정보기술(IT)과 생명과학(BT)의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 지금껏 밝혀지지 않았던 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 상반된 심근세포운명의 원리를 규명한 것으로, 앞으로 심근세포운명의 제어 및 이를 통한 심부전 등의 다양한 심장질환 치료에 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 바이오·의료기술개발사업과 중견연구자지원사업(도약/전략연구) 및 광주과학기술원 시스템생물학인프라구축사업의 지원으로 수행됐다.
