암세포 발생·증식 막을 수 있는 새로운 세포분열 기전 발견

베타-카테닌 단백질에 의한 새로운 세포분열 기전 규명
세포분열 이상으로 초래되는 암 발생 및 증식 억제하는 치료제 개발 기대
김한결 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2021-10-25 17:02:36
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▲ 베타-카테닌 세린60번 인산화에 의한 세포질 분열 <제공=한국생명공학연구원>

 

[이미디어= 김한결 기자] 국내 연구진이 인체 내 단백질인 베타-카테닌(β-catenin)에 의해 유도되는 새로운 세포분열 기전을 발견했다. 이를 통해 향후 세포분열 이상으로 초래되는 암 발생과 암세포 증식 억제를 유도하는 항암제 개발에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 항암물질연구센터 이경호 박사팀(교신저자:이경호·김보연 박사, 제1저자:유지은)이 수행한 이번 연구는 한국생명공학연구원 주요사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 개인기초연구(중견연구)사업과 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형융합연구사업의 지원으로 수행됐고, 생물학 분야의 세계적 저널인 EMBO Reports(IF 8.81) 9월 29일자 온라인 판에 게재됐다.

세포분열은 생물체 생존의 기본적인 특성이나 정상적인 세포분열에서 벗어난 세포들의 비정상적 증식이 암의 원인으로 알려져 있다. 세포분열은 하나의 모세포가 둘 이상의 딸세포(세포가 분열해 새로 생긴 세포)로 분열·증식하는 과정으로써 모든 생물체의 기본 구성단위인 세포의 생존에 필수적인 과정이다.

세포분열은 체세포분열과 감수분열로 나눌 수 있는데 체세포분열은 세포 증식을 위해 1개의 세포가 1번의 분열로 2개의 딸세포를 생성하며, 감수분열은 생식세포를 만들기 위해 1개의 세포가 2번의 분열로 4개의 딸세포를 생성한다. 체세포분열은 핵분열과 세포질분열의 과정이 순차적으로 발생하는데, 동물세포의 세포질분열은 세포 적도판의 표면이 안으로 잘록하게 들어가는 현상(세포질 만입)이 나타난 이후 두 개의 딸세포로 나뉘게 된다. 이처럼 세포분열은 생물체 생존의 기본적인 특성이나 특정 인자로 인해 비정상적으로 빠르게 계속 증식하게 되면 암세포로 변하게 돼 세포분열 기전은 항암치료제 개발에 중요한 단초가 된다.

연구팀은 윈트신호전달의 주요 인자 중 하나인 베타-카테닌 단백질이 세포분열의 마지막 과정인 세포질분열을 조절하는 핵심 인자임을 발견했다. 현재까지 세포분열에 관한 다양한 인자 및 기전이 보고됐으나 세포질분열에서 두 개의 세포로 나뉘는 과정에 관한 연구는 많은 부분이 알려지지 않았었다. 연구팀은 실험을 통해 베타-카테닌을 구성하는 아미노산의 하나인 60번 세린이 특정 인산화효소(폴로유사인산화효소-1, polo-like kinase 1, 이하 Plk1)에 의해 인산화됐을 때 세포질 만입을 유발해 세포분열의 마지막 과정인 세포질분열을 조절함을 발견했다.

또한 연구팀은 이 기전을 여러 암세포에서 적용한 결과, 베타-카테닌 60번 세린의 인산화를 막는 경우 암세포의 증식이 큰 폭으로 감소함을 확인해, 베타-카테닌이 암세포 증식에 결정적 인자임을 규명했다. 이러한 사실은 베타-카테닌의 인산화 조절을 통해 세포분열 조절이 가능하며, 나아가 세포분열 이상으로 초래되는 암 발생 또는 암세포의 증식을 억제할 수 있는 항암제 개발의 중요한 타겟이 될 수 있는 기전을 제공한 것이라고 할 수 있다.

 

▲ 이경호 박사 <제공=한국생명공학연구원>

연구책임자인 이경호 박사는 “이번 연구성과는 암 발생 및 암세포 증식을 효과적으로 억제하기 위해 세포 분열을 조절하는 것이 중요하며, 이를 위해 발굴된 신규 기전을 활용할 수 있을 것”이라며, “새로이 발굴된 인산화된 베타-카테닌 유도성 세포분열 조절기전 인자들을 표적으로 하는 효율적인 항암제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

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