한국생명공학연구원은 김정훈·김정애 박사 연구팀이 저산소 환경에서 세포가 안정성을 유지하는 메커니즘을 규명했다고 최근 밝혔다.

 저산소 환경에서 생명력이 강한 암세포를 제어할 수 있는 새로운 대안으로, 앞으로 혁신적 항암 신약 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 대기 중 산소 농도(약 21%)보다 낮은 저산소 환경에 노출된 세포는 살아남기 위해 분자 수준에서 리프로그래밍을 진행하며, 적응에 실패한 세포는 사멸된다.

 암세포는 조직 내 저산소 환경에 빈번히 노출되기 때문에, 저산소 적응 리프로그래밍이 더 활발히 일어나 정상 세포보다 생존 확률이 높다.

 세포는 안에 있는 유전체가 물리·화학적 안정성에 훼손을 입으면 사멸하게 되는데, 유전체 안전성에 관여하는 요소 중 하나가 세포핵 내부에서 DNA를 감싸는 역할을 하는 '히스톤 단백질'의 메틸화이다.

 단백질 메틸화는 특정 효소로 인해 히스톤 단백질에 변형이 일어나는 것을 말한다.

 연구팀은 저산소 환경에서 히스톤 메틸화 효소인 'SETDB1' 단백질이 유전체 안정성을 유지하게 하고, 이를 제어하면 안정성이 깨져 세포 사멸이 유도된다는 것을 밝혀냈다.

 연구팀은 SETDB1 단백질이 종양 억제 유전자인 본히펠린다우(VHL)와 결합해 세포 내에서 분해되는 현상을 발견했다.

 이를 통해 산소 농도가 낮아지면 SETDB1 단백질과 VHL 결합이 약해지고 SETDB1 단백질이 증가하는데, 이를 억제하면 히스톤 메틸화가 정상적으로 이뤄지지 않아 비정상적 유전자 발현이나 DNA 손상이 발생해 유전체가 불안정해지고 세포 사멸이 일어난다는 사실을 확인했다고 설명했다.

 김정훈·김정애 박사는 "암과 같은 저산소 적응성 질환을 효과적으로 제어할 수 있는 분자 표적을 찾은 것"이라며, "향후 SETDB1을 억제하는 혁신 신약 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

 이번 연구 성과는 지난달 10일 발간된 생명과학 분야 유수 저널인 'Nucleic Acids Research'에 실렸다.