한국인 과학자 단백질 혈당수준 유지 역할 규명
예전에는 혈당은 주로 인슐린*과 글루카곤*이라는 호르몬에 의해 주로 조절되고 이 조절이 균형을 잃게 되면 당뇨 등의 심각한 대사질환이 발생하는 것으로 알려져 왔다.
그러나 이제는 혈당수준의 유지는 기존 인슐린, 글리카곤과 함께 AIMP1 단백질의 공동협력으로 이루어진다고 밝혀지게 된 것이다.
※ 김성훈교수팀은 AIMP1가 신호전달 물질로서 면역증강 (2001년), 혈관조절 (2002년), 세포재생 (2004년) 등의 기능을 가지고 있다는 것을 세계 최초로 발견하였음
이 내용은 세계적 과학 학술지인 PNAS*에 9월 12일(한국시간) 게재될 예정이다.
이번 연구성과는 과학기술부와 한국과학재단 지원의 창의적연구진흥사업을 수행하는 서울대 단백질합성효소네트워크연구단(단장 김성훈교수)과 서울아산병원 내분비내과 이기업교수 연구팀과의 공동연구 결과이다.
김교수 연구팀은 본 연구를 통해 AIMP1이 글루카곤과 함께 췌장의 호르몬 분비세포인 알파세포에 농축되어 있음을 발견하였다.
또한 혈당의 농도가 낮아지는 경우 췌장으로부터 혈액 속으로 분비되어 췌장으로부터 글루카곤을 분비하게 하고, 간과 지방조직으로부터 글루코스*를 생산케 함으로써 혈당을 일정하게 유지하는 데 중요한 역할을 하고 있음을 발견하였다.
AIMP1 유전자가 결여된 마우스는 정상 마우스에 비해 혈당의 급속한 저하경향, 글루카곤의 매우 저조한 생성, 그리고 성장과 상처 치유 속도의 큰 저하로 나타나 AIMP1의 생리적 조절 기능이 매우 중요함을 반영하고 있다.
특히 AIMP1는 글루카곤에 비해 혈당의 회복 능력이 빠르고 지속적이어서 저혈당증을 비롯한 관련 대사질환의 치료와 신약개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
김교수 연구팀은 재조합 AIMP1를 순수 정제하는 데 성공하였으며, 국내 바이오기업 (주)이매진과 미국의 바이오기업 어타이어사와 함께 AIMP1의 다양한 생리 조절기능을 이용한 새로운 의약품 개발연구를 공동으로 진행하고 있다.
한편, 김교수는 이전에도 세계적인 학술지 Cell, Science, Nature Genetics, PNAS 등에 게재한 논문을 포함한 약 90편에 달하는 논문과 30여건의 특허를 출원하였으며 2003년 한국과학상, 2006년 대한민국 최고과학기술자상 등을 수상한 바 있다.
1. 연구배경
일정한 수준의 혈당을 조절하는 것은 인체 건강을 위해 가장 중요한 생리적 조절 기능 중 하나이므로 신체는 혈당 농도의 항상성을 유지하기 위하여 여러 가지 안정장치를 가지고 있다. 이러한 혈당의 조절 능력은 유전적인 요인으로 상실될 수도 있으나 많은 현대인들이 비균형적인 영양 섭취, 운동부족, 스트레스 등의 외적인 요인으로 인해 혈당 조절 능력을 상실하게 되고 이로 인해 당뇨, 비만 등의 대사성 질환을 가지게 된다. 따라서 혈당을 조절하는 호르몬의 기능 연구는 이러한 난치병의 예방과 치료에 커다란 도움을 줄 수 있다.
2. 연구현황
김교수 팀은 AIMP1가 신호전달 물질로서 면역, 혈관조절, 세포재생 등의 기능을 가지고 있다는 것을 세계 최초로 발견하였으며 AIMP1의 기능에 관한 연구결과를 지난 수년간 10여편의 국제학술지에 게재하여 AIMP1에 관한 연구를 세계적으로 주도하고 있다. 이번에 AIMP1의 혈당 조절 기능을 추가로 발견함으로써 AIMP1이 생체의 생리적 균형을 전체적으로 조절하는 중요한 단백질임을 다시 한번 입증하였으며 앞으로도 계속 숨어있는 중요한 기능들이 밝혀 AIMP1을 이용한 신약개발 연구가 가속화 될 것으로 기대하고 있다.
3. 연구성과 및 향후계획
최근 김교수는 미국의 세계적 생명과학 연구기관인 Scripps 연구진의 초빙으로 국제공동으로 ARS 관련 연구를 진행하고 있으며 그밖에도 전세계 수많은 연구팀 및 바이오 기업과 공동 연구를 통해 ARS 연구의 세계적인 중심으로 인정받고 있다. 특히 AIMP1의 의약품 개발을 전문으로 연구하는 어타이어사가 최근 미국에 설립되어 국내 바이오업체인 (주)이매진과 공동으로 연구를 진행하고 있어 조만간 세계적 신약의 등장도 기대해 볼 수 있게 되었다.
1) AIMP : ARS-interacting multi-functional protein (ARS 결합 다기능 단백질)
* AIMP1, AIMP2, AIMP3는 단백질합성효소 (ARS)들이 이루는 다중단백질복합체에 같이 결합하여 존재하는 단백질들로서 김교수의 연구팀에 의해 그들의 다양한 세포 및 생리 조절 기능들이 세계 최초로 규명되어 Cell, Nature Genetics등 세계적 학술지에 게재된 바 있다.
2) 인슐린 : 췌장의 베타세포로부터 분비되는 호르몬으로서 혈중의 포도당을 저하시키는 역할을 한다.
3) 글루카곤 : 췌장의 알파세포로부터 분비되는 호르몬으로서 혈당을 올려주는 역할을 한다.
4) 글루코스 : 포도당이라고도 하며 대사에서 에너지를 발생하기 위하여 사용되는 단당류의 탄수화물이다.
5) PNAS : Proceedings of the National Academy of Sciences
김성훈 교수 이력사항
성 명(한문) : 김성훈 (金 聖 勳 )
생년월일 : 1958. 7. 10(만 47세)
직 위 : 교수
학력
1981. 2 : 서울대학교 약학과(이학사)
1983. 2 : 한국과학기술원 생명공학과(이학석사)
1991. 5 : Brown University 분자유전학 및 생화학과(이학박사)
경력
1983.03 - 1986.08KAIST 유전공학연구소, 연구원
1985.08 - 1985.10Univ. California, Davis, USA 방문연구원
1991.01 - 1994.02MIT Biology, USA Post-Doc
1993.10 - 1994.01Cubist Pharm, USA 책임연구원
1997.06 - 1997.08Cancer Institute, Tokyo, Japan 방문연구원
1994.03 - 2001.03 성균관대학교 생명과학부 부교수
2001.04 - 현재 서울대학교 약학대학 교수
1998.10 - 현재 과학기술부 창의전 연구진흥사업 ARS네트워크연구단 연구단장
주요 연구성과 : 국외 SCI 논문 76편 국내전문학술지 14편, 특허 30건
웹사이트: http://www.most.go.kr
연락처
기초연구국 기초연구지원과 사무관 오남준 031) 436-8604, 41
