핵막 터져서 세포 죽는 원리 최초 규명

캐리옵토시스 과정에서 핵막이 파열되는 과정. 프레임 4의 화살표는 파열되는 핵막을 가리키고 프레임 5의 화살표 부분에서는 핵막이 터져 유전 물질 등이 나오고 있다. 조용연 교수 제공

국내 연구팀이 새로운 세포 사멸 방법인 '캐리옵토시스'의 원리를 규명했다. 암을 비롯한 질병의 예방 및 치료의 단서가 될 것으로 보인다.

한국연구재단은 조용연 가톨릭대 약학과 교수 연구팀이 '캐리옵토시스(Karyoptosis)' 과정을 규명하고 연구 결과를 13일 한국 생화학분자생물학회지 '실험분자의학(EMM)'에 게재했다고 28일 밝혔다.

세포핵을 둘러싼 핵막은 핵 안팎의 물질과 신호 교환, 염색체의 주성분 리모델링과 유전자 발현을 조절하는 세포 내 장치다. 유전자 손상이나 스트레스 등으로 핵막이 손상되면 세포의 사멸(캐리옵토시스)이 유도되는 것으로 알려졌다.

캐리옵토시스의 기본 개념은 2018년 영국에서 처음 제안됐지만 지금까지 핵막이 손상되어 세포가 사멸하는 과정은 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 캐리옵토시스라고 이름붙인 세포 사멸 과정을 세계 최초로 영상 촬영하고 분자들의 반응과 원리를 규명했다.

연구팀은 "핵 내막은 좁은 공간에 유전 물질을 빽빽하게 수납하면 항상 밖으로 터지려는 압력을 받는다"며 "CREB3이라는 단백질이 핵 내막에 염색체의 주성분인 크로마틴을 속박해 안쪽으로 압력을 맞춰 핵 모양을 유지하는 것"이라고 설명했다.

핵막이 폭발적으로 파열해 세포 사멸이 이뤄지는 캐리옵토시스 과정을 국내 연구팀이 최초로 영상에 담았다. 조용연 교수 제공

CREB3 단백질이 외부 자극 등으로 비정상적인 분절이 발생하면 핵막을 사이에 둔 압력의 균형이 깨져 핵막이 폭발하듯이 터지고 유전 물질이 유출되며 세포가 죽는다. 조 교수는 “생명 조절의 근원인 핵막의 온전성 유지 기전을 규명한 데 의의가 있다”고 말했다.

캐리옵토시스는 기존 세포 사멸 방법으로 알려진 아팝토시스, 오토퍼지, 네크롭토시스, 파이롭토시스와 겹치지 않는 독립적인 유형으로 밝혀졌다. 연구팀은 "전체 세포군에서 캐리옵토시스에 의해 사멸하는 세포가 16~40%로 기존 세포 사멸 방법과 비슷하거나 높았다"고 덧붙였다.

조 교수는 "정상 세포는 핵 모양의 변화를 최소화해 질병을 예방하고 질병 세포에서는 캐리옵토시스를 유발해 질병과 암을 치료하는 것이 가능하다"라고 말했다. 이어 "캐리옵토시스는 연구가 거의 수행되지 않은 미지의 세계"라며 "이번 연구가 새로운 치료법과 치료제 개발의 원천기술이 될 것"이라고 기대했다.

 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]