의학과 이창우 교수, 지방 에너지 대사 조절에 필수적인 새로운 유전자 발굴

- 갈색지방세포 대사 조절의 새로운 메커니즘 규명

- 지방 대사 질환 치료의 새로운 길 제시

▲ 의학과 이창우 교수(왼쪽, 교신저자)와 박은지 박사과정생(오른쪽, 제1저자)

의학과 이창우 교수 연구팀(분자종양면역학 연구실, 제1저자 박은지 박사과정 및 김현수 박사)은 순천향대학교 이민우 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 갈색지방의 에너지 대사조절에 필수적인 탈인산화 효소 Ssu72 유전자의 조절 기전을 밝혀내면서 지방 대사와 관련된 여러 대사 질환의 치료 표적을 새롭게 제시하였다.

지방세포는 기능적으로 백색지방세포(White adipocyte), 베이지색지방세포(Beige adipocyte) 및 갈색지방세포(Brown adipocyte)로 나뉘게 되며, 특히 갈색지방세포는 열 발생 기능을 통해 우리 몸의 체온을 유지하고 전반적인 에너지 대사를 유지하는 데에 매우 핵심적인 역할을 한다. 최근 많은 연구들을 통해 갈색지방 조직의 기능 장애가 여러 가지 대사 질환(비만, 당뇨병, 지방간, 염증 등)의 발병과 연관되어 있다고 밝혀졌으며, 이러한 갈색지방 조직의 기능을 활성화하는 기전에 대한 연구는 대사 질환의 치료 관점에서 중요하게 여겨지고 있다.

연구팀은 탈인산화 효소(Phosphatase)인 Ssu72가 다른 백색지방세포들에 비해 갈색지방세포에서 특이적으로 높게 발현되는 것을 발견하였으며, 열 발생이 유도되는 저온 노출 상황에서 Ssu72 단백질의 발현이 급격하게 증가되는 결과에 주목하였다. 이를 기반으로 연구팀은 지방세포 특이적인 Ssu72 유전자 결손 모델을 구축하였으며, Ssu72 결손에 의해 저온 노출 상황에서의 체온 조절 능력이 급격히 떨어지고 에너지 대사에 필수적인 세포소기관인 미토콘드리아(Mitochondria)의 구조 또한 망가지는 것을 확인하였다.

[그림1] 지방세포 특이적으로 Ssu72가 결손된 갈색지방과 정상 조직의 미토콘드리아 전자현미경 사진(왼쪽) 및 저온 노출 상황에서의 갈색지방 조직 염색 사진(오른쪽)

또한, 갈색지방세포는 급격한 저온에 노출되었을 때 체온 유지를 위해 열 발생에 필요한 주요 단백질의 빠른 합성이 높게 요구되는 세포이다. 연구팀은 저온 노출 상황에서 Ssu72가 갈색지방세포의 유전자 발현의 번역(Translation) 과정에 관여함으로서 필수적인 단백질들의 합성을 유도하고, 미토콘드리아의 에너지 대사 촉진을 통해 갈색지방세포의 기능을 활성화시키는 새로운 분자적 기전을 규명하였다.

[그림2] 갈색지방의 열 발생 과정에서 필수적인 Ssu72의 분자적 기전 요약

이창우 교수 공동연구팀의 이번 연구는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 17.694)에 2월 25일자로 온라인 게재되었다.