전남대 최흥식 교수 연구팀, 새 당뇨병 치료개발제시

이알알감마 단백질의 당 수식화 조절 모식도

"간의 전사조절 단백질에 의한 당뇨병 발생원인 규명"

[아시아경제 노해섭 기자]전남대학교 최흥식 교수(생명과학기술학부) 연구팀이 간의 전사 조절 물질인 이알알감마(ERRy) 단백질의 당 수식화 과정이 체내 혈당 조절에 영향을 미치는 핵심 메커니즘이라는 사실을 규명했다.

당 수식화는 세포 내에서 합성된 단백질이 특정 효소에 의해 탄수화물과 결합하는 과정을 말한다. 단백질은 인체에 흡수되면 제 기능을 하기 위해 형태가 바뀌어야 하는데, 이 때 당 수식화로 인해 적정 형태가 되어 제 기능을 한다. 또한, 췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤*은 음식물 섭취에 의한 혈당변화에 따라 간에서의 포도당을 생성·억제함으로써 체내 혈당 조절을 한다.

그러나 이처럼 생체 호르몬의 분비를 통한 혈당 조절 기전이 잘 알려진 것에 비해, 특정한 단백질의 당 수식화 과정을 통한 혈당 조절 기전은 잘 알려지지 않았다.

ERRy단백질은 음식물 섭취로 인한 혈당변화에 따라 발생량이 조절됨으로써 정상 혈당을 유지하는데, 최흥식 교수팀은 이번 연구에서 ERRy가 당 수식화 과정을 통해 간의 포도당 생성과 억제에 영향을 미쳐 체내 혈당을 조절한다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것이다.

이는 정상 혈당을 유지하기 위해 ERRY의 발생과 ERRY 당 수식화가 동시에 일어나는 것을 의미한다.

즉, 음식을 먹지 않은 상태에서 혈당이 떨어질 경우 ERRy이 많이 발생돼 부족한 단백질이 채워져 혈당이 올라간다. 또한 동시에 ERRy의 당 수식화가 일어나서 ERRγ이 분해되는 것을 막아 혈당이 올라간다. 반면 음식을 섭취한 상태에서 혈당이 높아질 경우 ERRy의 발생이 억제되며, ERRy의 당 수식화가 일어나지 않으므로 단백질이 분해가 되어 혈당이 낮아진다.

이는 당 수식화가 일어날 때 ERRy와 함께 발생되는 당 수식화 효소(OGT)*가 ERRy를 분해하지 않도록 작용하기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.

이와 관련, 연구팀은 이번 연구에서 ERRy가 과다 발생됐으나 음식을 먹지 않은 상태에서도 당 수식화가 일어나지 않는 돌연변이 현상을 쥐를 통해 밝혀냈다.

비정상적으로 ERRy의 당 수식화가 지속되면 간에서의 포도당 생성이 지속됨으로써, 혈당을 낮추기 위해 분비되는 인슐린 조절 기능에 문제가 발생할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

최흥식 교수는 “인슐린 저항성이 원인인 제2형 당뇨병 및 대사질환은 세포 내 ERRγ단백질의 당 수식화가 정상적으로 조절되지 않아 나타난다”면서 “따라서 ERRy단백질의 전사활성을 조절하는 물질이 추후 인슐린 저항성을 개선하는 신약후보 물질이 될 수 있다”고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부 리더연구자지원사업의 지원을 통해 이뤄졌으며, 결과는 미국 당뇨병학회가 발행하는 내분비학 및 대사 분야 과학 학술지 ‘다이아비티스(Diabetes)’에 10월호에 게재됐다.

<용어해설>

▲전사: DNA에 존재하는 정보를 RNA로 전환하는 과정으로, DNA를 주형으로 하여 이 와 상보적인 RNA를 생성하는 과정

▲이알알감마(ERRy)단백질 : 고아핵수용체 중의 하나. 핵수용체는 호르몬(리간드)와 결합하여 활성화되어 수용체 스 스로 전사조절 인자로서 작용하여 유전자의 발현을 조절한다. 결합하는 리간드가 밝혀지 지 않은 경우 고아핵수용체(orphan nuclear receptor)라고 불린다.

▲인슐린과 글루카곤(Insulin and Glucagon) : 인슐린은 식후 췌장의 베타세포에서 분비되는 생체호르몬으로 간에서 포도당 생성을 억제하여 혈당 을 조절한다. 반면 글루카곤은 절식 상태가 계속될 경우 췌장의 알파세포에서 분비되는 생체호 르몬으로 간에서 포도당 생성을 촉진하여 정상 혈당을 유지한다.

▲ 당수식화효소(OGT, O-GlcNAc transferase) : 당 수식화 과정을 촉진시키는 효소. 당 수식화가 일어날 때 세포 안에서 ERRγ와 함께 발현된다.
노해섭 기자nogary@