생명과학과 현서강 교수 연구팀이 치매·파킨슨병 등 노인성 질환 치료에 큰 도움이 될 선도물질을 제시했다. 생체 내 단백질 밸런스를 강화해 노인성 질환에 효과적인 치료제 개발이 기대된다는 평가다. 

현서강 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 약물을 이용한 특정 효소 활성 저해가 세포 내 단백질 항상성 강화, 노화에 따른 근력 약화 개선, 개체 수명 연장 효과를 일으키는 과정을 상세히 규명했다. 

단백질 항상성 감소는 노화의 대표적인 특징 중 하나다. 세포에 해로운 단백질 응집체가 제대로 분해되지 못했을 때 세포의 기능이 떨어지고 노화가 빨라진다. 수명이 다하거나 손상된 단백질들은 주로 ‘유비퀴틴-프로테아좀 시스템’과 ‘자가포식 현상’을 통해 분해돼 항상성을 유지한다. 이 같은 시스템 내에서 단백질 분해 기전을 규명해 노화와 난치성 질환을 극복하기 위한 연구가 활발히 이뤄져 왔다.

현서강 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 유비퀴틴-프로테아좀 시스템을 조절하는 약물이 자가포식 현상도 활성화시킬 수 있음을 입증했다. 

IU1이라 불리는 약물로 프로테아좀 복합체 구성요소인 USP14의 활성을 저해할 경우 불필요한 단백질을 제거하는 프로테아좀이 활성화된다는 것을 발견한 것이다. 자가포식 현상이 동시에 향상됨도 발견했으며, 이러한 자가포식 활성 촉진에 프로테아좀 활성이 반드시 필요하다는 사실도 밝혔다. 

IU1 약물 처리 시 초파리 근육 내 잠재독성단백질체 감소

IU1 약물의 이러한 작용기전은 인간세포 뿐만 아니라 초파리 동물모델에서도 공통적으로 발견됐다. 이를 통해 초파리의 수명 연장과 노화에 따른 근력 약화도 개선될 수 있음이 확인됐다. 여기서 한발 더 나아가 단백질 항상성이 훼손된 노화모델 초파리에서 이 약물의 효과가 더 크다는 점도 관찰했다. 

이번 연구는 현서강 교수 연구팀과 DGIST(대구경북과학기술원) 이병훈 교수 연구팀이 과학기술정보통신부·한국연구재단으로부터 중견연구 지원을 받아 공동으로 수행한 것이다. 자세한 연구 내용은 세포 생물학 분야의 국제 저명 학술지 오토파지(Autophagy)에 지난달 15일 게재된 논문을 통해 확인할 수 있다. 

현서강 교수는 “단백질 항상성 감소는 노인성 치매, 파킨슨병 등 퇴행성 질환의 주요 특징 중 하나”라며, “이번 연구 결과가 항노화를 비롯한 다양한 노인성 질환 치료 기술 개발에 밑거름이 될 것으로 기대한다”고 말했다.