근육위축증과 연관되는 특이한 단백질 변화

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-04

중요한 근육 단백질의 화학적인 변화에 대한 새로운 형태의 발견을 통해서 아이오와 대학의 연구팀은 특정한 근육위축증 (muscular dystrophy)에 대한 이해를 증진시키고 잠재적으로 새로운 치료법을 개발하는데 도움을 줄 수 있게 되었다. 또한 학술지인 <사이언스>지에 발표된 새로운 연구논문에서 암세포의 전이를 감지하는데 도움이 될 수 있을 것이라고 주장했다 < Yoshida-Moriguchi, T. et al. (2010) ‘Science 327: 88-92, 10.1126/science.1180512>. 최초 발견이 이루어진 이후에 대부분 단백질은 당분연쇄고리와 지방 그리고 다른 화학물의 첨부를 통해 화학적으로 조작된다는 사실을 알게 되었다. 이러한 변화는 단백질의 작동을 완전히 변화시킬 수 있으며 신체에 위치하는 지점도 변화시킬 수 있다. 이러한 변화를 방해하게 되면 단백질의 기능이 변화될 수 있으며 질병을 일으킬 수 있다. 아이오와 대학의 연구팀은 많은 형태의 근육위축증에서 그 기능에 지장을 주는 세포막 단백질의 일종인 디스트로글리칸 (dystroglycan)에 집중했다. 정상적인 디스트로글리칸은 이 단백질이 세포 밖의 단백질의 강력한 막인 기저막 (basal lamina)과 근육막을 붙이는 특별한 당사슬로 변화된다. 이러한 배열은 깨어지기 쉬운 근육막을 강화시키고 자연적으로 일어나는 작은 파열이 전체 막으로 확대되거나 손상을 일으키지 않도록 한다. 아이오와 대학의 연구팀의 연구를 포함해서 최근 연구들을 통해서 디스트로글리칸이 기저막에 결합하는 능력에 지장을 일으키게 되면 선천성 근육위축증을 일으키고 상피세포암 (epithelial cell cancer)을 일으키게 된다는 사실을 알게 되었다. 이러한 조건에서 디스트로글리칸 당사슬은 불완전하거나 잘못된 형태로 형성되고 이 디스트로글리칸은 기저막에 완전하게 결합되지 않는다. 아이오와 대학의 로이 제이 앤드 루실 에이 카버 의대 (Roy J and Lucille A Carver College of Medicine)의 분자생리학 및 생물리학 교수이며 하워드 휴즈 의학연구소 (Howard Hughes Medical Institute)의 연구원이자 이번 연구를 이끈 케빈 캠벨 (Kevin Campbell) 박사는 “디스트로글리칸은 복잡하고 특이한 당단백질 (glycoprotein)이다. 이것은 많은 형태의 당으로 덮혀 있다. 우리는 디스트로글리칸이 기저막에 결합할 수 있도록 하는 특정한 당사슬의 형태와 구성요소를 알기 위한 연구를 수행했다”고 설명했다. 이번 연구논문의 수석저자이며 캠벨 박사의 연구실에서 박사후 연구원으로 연구중인 타카코 요시다-모리구치 (Takako Yoshida-Moriguchi) 박사는 생화학적 방법과 화학적이고 구조적인 분석을 결합하여 인산염 그룹과 연관된 당사슬 안의 중요한 연결점을 찾아내기 위한 연구를 수행했다. 이러한 형태의 연결은 효모균이나 곰팡이류에서 발견되지만 지금까지 포유류와 같은 좀더 고등생물에게서는 발견되지 않았다. 캠벨은 “이 인산염 연결은 매우 특이한 것으로 이것은 왜 실제 디스트로글리칸의 기저막 결합 당사슬의 구조가 여러 연구팀의 노력에도 불구하고 아직까지 미스테리로 남아있는가를 설명해줄 수 있다. 이번 발견은 선천성 근육위축증에서 어떤 일이 일어나는가를 알 수 있게 해주며 이 선천성 근육위축증은 디스트로글리칸 당사슬의 길이가 짧게 되고 인산염으로 끝나게 된다. 이 인산염은 기저막과 결합되지 않고 좀더 조작을 통한 변화가 필요하다”고 말했다. 몇 가지 효소를 통해 인산염을 넘어 당사슬을 형성할 수 있게 하고 이들 효소에서의 돌연변이는 선천적인 근육위축증을 일으키게 된다. 캠벨은 “만일 우리가 전체 구조와 인산염 연결을 넘어선 당사슬의 구조를 알게 되면 우리는 이 당사슬 형성에 관여하는 효소를 표적으로 할 수 있게 될 것이고 그래서 선천성 근육위축증에 대한 치료법을 개발할 수 있게 될 수 있을 것이다”고 말했다. 특정한 암세포에서 이들 효소 중 하나인 <LARGE>라고 알려진 효소가 억제된다. 캠벨은 <LARGE>의 활동성의 손실은 기저막과 상호작용할 수 없는 디스트로글리칸을 만들어낸다고 생각하고 있다. 이러한 기저막은 암세포가 좀더 잘 이동하게 하고 혈관에서 탈출할 수 있게 한다. 이번 연구의 발견은 암세포의 전이를 추적할 수 있는 새로운 방법을 개발할 수 있게 한다. 출처: <Science Daily> 2010년 1월 3일 참고자료: Yoshida-Moriguchi, T. et al. (2010) ‘O-mannosyl phosphorylation of alpha-dystroglycan is required for laminin binding’ Science 327: 88-92, 10.1126/science.1180512 출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091231164749.htm