세포 노화 막아주는 ‘HKDC1’ 단백질 작동 메커니즘. [PNAS/Tamotsu Yoshimori et al. 제공. 재판매 및 DB 금지]
日 연구팀 “HKDC1 단백질, 미토콘드리아·리소좀 안정성 유지 작용”
세포 내에서 에너지 공급 기능을 하는 미토콘드리아와 청소를 담당하는 리소좀이 안정적으로 작동하게 해 세포의 노화를 막아주는 단백질이 발견됐다.
일본 오사카대 요시모리 타모츠 교수팀은 2일 국제학술지 미국립과학원회보(PNAS)에서 세포 내 ‘HKDC1’ 단백질이 미토콘드리아와 리소좀의 안정성을 유지, 세포 노화 방지에 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다고 밝혔다.
세포 단위의 건강 유지를 위해서는 미토콘드리아와 리소좀 같은 세포 소기관의 안정적인 작동이 필수적이며, 미토콘드리아와 리소좀 손상은 세포 노화뿐 아니라 많은 질병과 관련이 있다는 사실이 다양한 연구에서 밝혀지고 있다.
연구팀은 그러나 전사인자 EB(TFEB)라는 물질이 리소좀 기능의 주요 조절인자이고 미토콘드리아 기능 조절에도 관여하는 것으로 밝혀졌지만 두 소기관을 유지하는 근본적 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았다고 연구 배경을 설명했다.
연구팀은 이 연구에서 TFEB가 작동과정에 활성화되는 유전자들을 확인하는 방식으로 탄수화물 대사에 관여하는 효소 관련 단백질인 ‘HKDC1’이 세포 노화 방지에 기여한다는 사실을 밝혀냈다.
세포 내의 특정 조건에서 활성화하는 유전자를 비교해 특정 단백질의 DNA 표적을 확인하는 염색질 면역침전 분석법 결과 HKDC1 유전자가 TFEB의 직접적인 표적으로 밝혀졌다. 또 HKDC1 유전자는 미토콘드리아와 리소좀이 스트레스를 받는 조건에서 더 많이 활성화되는 것으로 나타났다.
연구팀은 미토콘드리아 손상을 막는 한 가지 방법은 ‘미토파지'(mitophagy. 세포 내 소기관들의 일생 주기에서 마지막 단계인 자가소화작용)를 통해 손상된 미토콘드리아를 제거하는 것이라며 HKDC1은 미토파지 경로 중 하나인 PINK1과 파킨(Parkin)에 의존하는 경로에 작용한다고 설명했다.
세포 내에 손상된 미토콘드리아가 있을 경우 TFEB가 HKDC1 유전자를 활성화해 미토파지가 작동, 손상된 미토콘드리아가 제거된다는 것이다.
또 세포에서 HKDC1을 감소시킨 결과 리소좀 복구 과정에 장애가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 HKDC1과 TFEB가 리소좀이 손상으로부터 회복되는 데에도 도움을 준다는 것을 시사한다.
연구팀은 HKDC1가 노화 및 각종 질병과 관련이 있는 미토콘드리아와 리소좀의 안정적 작동에 핵심적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다며 HKDC1과 관련 메커니즘이 노화와 다양한 질병의 잠재적 치료 표적이 될 수 있을 것이라고 말했다.
◆ 출처 : PNAS, , ‘HKDC1, a target of TFEB, is essential to maintain both mitochondrial and lysosomal homeostasis, preventing cellular senescence’, http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2306454120
