신인재 교수팀, 새로운 항암제 개발 가능성 열어

 

 인공 염소이온 운반체의 세포사멸 기전 규명

 

 

신인재 교수(화학과) 연구팀이 인공 염소이온 운반체를 개발하고 이들이 어떤 생물학적 과정을 통해 세포가 사멸되는지를 규명함으로써 새로운 항암제 개발의 길을 열었다.

 

세포 내 이온농도를 정교하게 조절하는 것은 정상적인 생명 유지를 위해 대단히 중요하다. 만약 이온농도가 정상적으로 조절되지 않으면 다양한 질병에 걸리게 된다. 다른 한편으로 세포 내 이온농도를 비정상적으로 변화시키면 세포사멸이 일어난다는 것이 보고됐다. 이 때문에 세포 내 이온농도를 변화시킬 수 있는 인공 이온운반체 개발에 많은 연구가 진행되고 있으나, 세포 내 이온농도의 변화와 세포사멸에 관한 관계는 명확하게 규명되지 않았다.

 

신 교수 연구팀은 지난 2014년 칼릭스피롤(calixpyrrole) 구조의 인공 염소이온 운반체가 어떻게 암세포를 사멸시키는지를 규명하여 ‘네이처 케미스트리’ 논문에 발표했으며, 이 연구 결과는 전 세계적으로 많은 관심을 받았다. 그 후속 연구의 일환으로 연구팀은 스쿠아르아미드(squaramide) 구조의 인공 염소이온 운반체를 개발하여 어떤 과정으로 암세포가 사멸되는지 규명했다. 이 연구에 따르면 인공 염소이온 운반체는 세포 내 염소이온과 소듐이온(舊, 나트륨 이온)의 농도를 증가시키고, 이로 인해 사이토크롬 시(c)가 미토콘드리아에서부터 세포질로 빠져 나온 뒤 캐스페이즈 의존형 세포자살과정을 통해 세포가 사멸된다는 것을 밝혔다. 더 흥미로운 것은 이 인공 염소이온 운반체가 세포소기관의 하나인 리소좀의 염소이온 농도를 감소시켜 산성도를 감소시키고, 이로 인해 자가소화작용을 억제하여 세포사멸을 촉진시킨다는 것이다.

 

 

본 연구가 2014년에 발표한 연구와 차별화되는 것은 이전 이온운반체는 리소좀의 염소이온 농도는 변화시키지 못해 자가소화작용에 영향을 주지 못하지만, 현재의 염소이온 운반체는 리소좀의 염소이온도 변화시켜 자가소화작용에도 영향을 주어 세포를 사멸시킨다는 점이다. 즉 현재의 이온운반체는 이전 발표한 이온운반체와 달리 세포 내 염소이온 농도도 변화시키면서 세포소기관 내의 염소이온 농도도 변화시켜 세포자살과 자가소화작용을 동시에 영향을 주어 세포를 사멸시킨다. 본 연구 결과는 향후 새로운 형태의 항암제 개발에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

 

미래창조과학부의 창의적 연구사업의 지원을 받아 수행된 본 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’ 온라인판에 최근 게재되었다. 또한 신인재 교수(교신저자)와 약학대학 남궁완 교수, 영국 사우샘프턴 대학 화학과 필립 개일 교수(교신저자), 미국 텍사스 오스틴 대학 화학과 조나단 세슬러 교수(교신저자) 연구팀이 공동으로 참여했다.