몸속 발전소 ‘미토콘드리아’ 활용해 병균 저항력 조절한다

이승재 KAIST 생명과학과 교수팀 성과

이승재 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 교수. 한국과학기술원 제공

한국과학기술원(KAIST)은 이승재 생명과학과 교수 연구팀이 세포 속 발전소인 미토콘드리아의 부산물을 활용해 병원체 저항성을 제어하는 방법을 찾았다고 10일 밝혔다.

몸속 세포가 쓰는 에너지를 만들어주는 미토콘드리아는 외부에서 들어온 병균에 대항하는 역할도 한다. 이를 ‘병원체 저항성’이라 하는데 미토콘드리아가 만든 부산물이 외부 병균에 어떤 식으로 저항하는지는 정확히 알려져 있지 않다.

이 교수 연구팀은 예쁜꼬마선충과 인간 세포를 활용해 미토콘드리아 연구에 들어갔다. 예쁜꼬마선충은 사람과 많은 유전자를 공유하기 때문에 생물학 연구에 많이 쓰이는 동물이다. 해당 연구를 통해 미토콘드리아 안에서 에너지·대사부산물을 형성하는 ‘TCA 회로’를 구성하는 효소인 아코니타제-2를 억제하자 병원균 저항성이 강화된다는 것을 알아냈다.

미토콘드리아 속 TCA 회로는 포도당, 지방산, 아미노산과 같이 세포 주요 에너지원을 분해해 에너지를 만드는데 그 과정에서 각종 부산물이 나온다. 아코니타제-2는 그 부산물 중 하나인데 연구팀은 이를 억제했을 때 ‘옥살아세트산’이라는 물질이 줄어들면서 병원균 저항성이 강화되는 것을 확인했다. 옥살아세트산이 줄어들면 미토콘드리아가 손상됐을 때 생기는 스트레스 반응이 활성화하면서 외부 병균과 싸우는 힘이 강해진 것이다.

아코니타제-2가 필요 이상으로 억제되면 미토콘드리아가 큰 손상을 입으면서 암과 같은 병에 걸릴 수도 있다. 그러나 연구팀은 아코니타제-2를 적정 수준까지만 억제하면 예쁜꼬마선충의 병권균 저항성이 강해지면서 수명도 늘어난다고 설명했다. 이는 병원균 저항성을 조절하는 식으로 작동하는 치료제의 새로운 표적으로 아코니타제를 활용할 수 있다는 점을 시사한다.

이번 연구 성과가 담긴 논문은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 지난달 22일 게재됐다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-39393-6

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