KAIST, 심장질환 원인신호전달메커니즘 규명

IT와 BT 이용 시스템생물학 연구 통해 규명, 신약개발 및 심장질환 응용연구의 중요한 발판 마련

[아시아경제 이영철 기자] KAIST(총장 서남표)는 바이오및뇌공학과 조광현 교수팀과 생명과학과 허원도 교수팀이 시스템생물학 융합연구를 통해 심장질환 원인신호전달경로의 숨겨진 메커니즘을 밝혀냈다고 20일 발표했다.

심근비대증은 다양한 병인에 따라 심근세포가 비대해지는 병리학적 현상으로 심부전증과 부정맥 등이 따르는 주요 심장질환이다.

칼시뉴린-엔팻(calcineurin-NFAT) 신호전달경로는 이런 심근비대증의 유발에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

하지만 이 신호전달경로의 주요 조절단백질로 알려진 알캔(RCAN1) 기능에 대해 많은 논쟁이 이어져 왔고 지금까지 그 구체적인 조절메커니즘이 밝혀지지 않았다.

조광현 교수 융합연구팀은 이런 복잡한 현상에 대해 수학 모델링과 대규모 컴퓨터시뮬레이션, 단일세포분자 이미징기술을 동원한 시스템생물학 융합연구를 통해 어크(ERK)와 지에스케이(GSK3)로 이뤄진 스위칭회로가 칼시뉴린-엔팻 신호전달경로를 조절한다는 것을 밝혀냈다.

특히 이 연구에선 알캔이 세포 내 농도가 낮을 때 칼시뉴린(calcineurin) 기능을 떨어뜨리는 억제자로 기능하지만 그 농도가 높아지면 어크와 지에스케이에 의한 크로스토크를 통해 칼시뉴린신호를 오히려 증가시키는 촉진자로 기능하도록 세포 내 조절회로가 진화적으로 설계돼 있음을 최초로 밝혔다.

지금까지 많은 연구에서 알캔의 상반된 신호조절 역할이 보고돼 학계에선 과연 무엇이 진실인가에 대한 논쟁이 이어졌다.

또 어떻게 같은 분자가 그와 같이 서로 다른 기능을 보이는 것인지, 이를 일으키는 근본 메커니즘은 무엇인지 등이 수수께끼로 남아 있었다.

이번 연구를 통해 학계의 이런 오랜 질문에 대한 해답이 제시됐다. 알캔과 칼시뉴린-엔팻 신호전달경로의 근원 조절메커니즘이 시스템차원에서 처음 규명됨으로써 이를 표적으로 하는 신약개발과 관련심장질환 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 됐다.