UNIST, 비정상 단백질 쌓이면 관절 건강도 해친다

알츠하이머·헌팅턴병만 아냐, 연골 퇴행 가속화

ERAD 시스템 조절식 새 관절염 치료 전략 기대

울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 박태주(앞줄 맨 오른쪽) 교수팀이 연골세포의 ERAD 시스템 기능이 저하되면 연골 손상이 악화되는 사실을 밝혀냈다.

[아시아경제 영남취재본부 이세령 기자] 울산과학기술원(UNIST)이 세포에 비정상적인 단백질이 쌓이면 연골 손상을 악화한다는 사실을 알아냈다.

흔히 나이가 들면 연골이 손상돼 재생이 어렵다고 알려졌으나 노화만이 연골이 약해지는 원인이 아니라는 것이다.

UNIST 생명과학과 박태주 교수팀은 아주대학교 의과대학 양시영 교수팀과 연골 건강에 관한 연구를 해 연골 세포의 ERAD 시스템이 제 기능을 하지 못해 연골 손상이 심해진다는 이론을 제시했다.

ERAD 시스템은 소포체 관련 단백질 분해(ERAD·Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation) 작용을 하는 것으로 비정상적인 단백질을 골라 분해할 때 가동되는 대사 경로 중 하나이다.

세포 소포체 내 ERAD 시스템이 고장난 연골세포(오른쪽)과 정상 연골세포(왼쪽)를 나타낸 그림.

연구팀은 연골조직 손상으로 발병하는 골관절염 환자의 연골세포를 분석한 결과 ERAD 시스템 유전자 활성이 뚜렷하게 줄어든 것을 확인했다고 밝혔다.

ERAD 시스템 가동에 필요한 단백질이 제대로 합성되지 않았다는 의미로 노화에 의한 연골 손상 효과를 배제한 쥐를 대상으로 한 실험에서도 비슷한 결과를 얻었다고 전했다.

연골세포가 연골조직 단백질을 합성하는 과정에서 ERAD 시스템 유전자 발현이 뚜렷하게 증가했으며 ERAD 시스템 유전자를 억제한 개구리는 심각한 연골 저형성증이 나타났다.

ERAD 시스템은 세포의 소포체 안에서 그 기능을 수행하는데 연구팀은 연골의 주요 성분인 ECM 단백질도 연골세포 소포체 안에서 합성돼 세포 밖으로 배출된다는 점에 착안해 연구를 시작했다.

실험 결과 골관절염의 주요 원인인 연골조직 손상이 노화와 더불어 ERAD 시스템의 기능 저하로 발생할 수 있다는 것이 드러났다.

연구팀은 이번 연구로 ERAD 시스템을 조절하는 방식으로 연골세포의 기능을 향상해 손상 연골을 재생하거나 연골 손상을 방지하는 관절염 치료법과 약물 개발 전략을 제시했다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과, 혁신신약파이프라인발굴사업의 지원을 받아 수행됐으며 UNIST 심효정 박사와 아주대 의과대학 조찬미 박사과정생이 제1 저자로 연구를 진행했다.

논문은 현지 시각으로 1월 21일 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 발표됐다.

연구팀은 “세포 내 비정상 단백질 축적이 알츠하이머병, 헌팅턴병 등과 연관됐다는 결과는 보고된 적 있으나 연골조직 발생, 골관절염 악화와 세포 내 비정상 단백질 축적 간의 관련성은 우리가 최초로 밝혀냈다”고 말했다.

영남취재본부 이세령 기자 ryeong@asiae.co.kr