KAIST-고려대, 암 성장 단백질 ‘엠토르’ 억제 메커니즘 세계 최초 규명

필수 불포화지방산 리놀레산 대사물질 13-HODE
엠토르 단백질 활성 억제해 암세포 성장 저해
부작용 줄인 차세대 항암 치료 전략 제시

(왼쪽부터)KAIST 김세윤 교수, 고려대 변영주 교수.ⓒKAIST

한국 연구진이 식물성 기름 등에 풍부한 지방산이 인간의 몸 속에서 대사되며 생성되는 물질인 ‘13-HODE’가

엠토르에 직접 결합해 암세포 성장을 억제하는 천연 브레이크 역할을 한다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다.

이번 연구는 차세대 항암 치료 전략 개발 가능성을 제시한 성과다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 김세윤 교수 연구팀이 고려대학교 약학대학 변영주 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 체내 지질 대사물질인 13-HODE 암세포 성장의 핵심 조절 인자인 엠토르의 활성을 억제한다는 사실을 밝혀냈다고 2일 밝혔다.

이번 연구에는 KAIST 생명과학과 김미영 교수, 가천대학교 의과대학 오병철 교수, 미국 메릴랜드대학교 약학대학 패트릭 윈트로드(Patrick Wintrode) 교수, 다니엘 데레지(Daniel Deredge) 교수 연구진이 공동연구로 참여했다.

엠토르는 세포 성장과 에너지 사용을 조절하는 중요한 효소다.

그러나 암세포에서는 엠토르 활성이 비정상적으로 증가해 세포 증식과 전이를 촉진하는 것으로 알려져 있다.

이 때문에 전 세계적으로 엠토르를 제어하기 위한 항암 치료 연구가 활발히 진행되고 있다.

연구팀은 엠토르 단백질과 결합할 수 있는 물질들 특히 우리 몸이 스스로 만들어내는 천연 대사물질에 주목했다.

방대한 대사체 스크리닝을 통해 발굴한 13-HODE라는 지방이 몸속에서 변하면서 생기는 지질 대사물질이 엠토르 단백질의 활성 부위에 직접 달라붙어 암세포에서의 작동을 멈추게 한다는 것을 밝혀냈다.

13-HODE 분자는 우리 몸에서 식물성 기름 등에 풍부한 리놀레산이 체내에서 대사되는 과정에서 만들어진다.

이 과정에서 ‘ALOX15’가 리놀레산을 산화시키며 13-HODE를 만든다.

이번 연구의 핵심은 13-HODE가 암을 억제하는 효능이 있다는 단순한 수준을 넘어 엠토르 단백질과 물리적으로 직접 결합해 그 기능을 원천적으로 차단한다는 분자 기전을 규명한 것이다.

연구팀은 이를 분자 결합 시뮬레이션 등을 통해 검증했다.

연구팀은 유방암과 대장암 세포에서 13-HODE 농도가 매우 낮다는 점도 확인했다. 이는 13-HODE 생성에 필요한 ALOX15 효소의 발현이 감소했기 때문인 것으로 나타났다.

연구팀은 ALOX15와 13-HODE의 생성을 증가시키면 엠토르 활성이 감소하고 암세포 성장도 억제된다는 사실을 입증했다.

김세윤 교수는 “연구는 인체 내에서 생성되는 지방 대사물질이 암 성장 핵심 단백질인 엠토르를 직접 억제할 수 있다는 점을 밝혀낸 데 의미가 있다”며 “향후 지방 대사를 활용한 새로운 항암 치료 전략뿐 아니라 염증과 노화 과정에서 나타나는 엠토르 과활성을 조절하는 치료제 개발에도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 화학생물학 분야 국제 학술지 ‘셀 케미컬 바이올로지’(Cell Chemical Biology)에 지난달 21일 게재됐다.

또 연구의 중요성을 인정받아 저널 5월호의 표지 논문으로 선정됐다.

한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업, 중견연구지원사업, 한국연구재단 기초연구실, 선도연구센터, KAIST 퀀텀+X 학제간 융합기술개발과제, KAIST 그랜드 챌린지 사업, 교육부 중점연구소 사업 지원을 받아 수행됐다.