근본적 치료법이 없던 연골 퇴행성 관절염 원인 규명
* 연골(cartilage) : 관절조직에서 뼈의 말단을 둘러싸 기계적 힘에 대한 완충작용을 하고, 뼈 사이의 마찰을 줄여 관절의 움직임을 용이하게 해주는 조직
* 퇴행성관절염 : 관절의 연골조직의 퇴행과 뼈의 구조적 변화를 동반하는 질병으로 관절 내 염증 심화 및 통증을 수반, 병리적 원인이 밝혀져 있지 않으며, 노화나 유전적 요인, 비만/외상 등 물리적·기계적 요인 등으로 유발되는 것으로 알려짐
광주과학기술원 생명과학부 전장수 교수와 김진홍 박사(제1저자)가 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 선도연구센터지원사업 등의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 생명과학 분야 최고 권위지 셀(CELL) 2월13일자에 게재됐다. 한편 셀(CELL)지는 동 성과에 대해 보도자료(Press Release)를 발표하는 등 연구성과의 우수성과 학문적 파급력 등에 대해 주목하고 있다.
(논문명 : Regulation of the catabolic cascade in osteoarthritis by the zinc·ZIP8·MTF1 axis)
연구팀은 퇴행성관절염 연골세포에서는 아연 이온의 농도가 정상 연골세포와 달리 비정상적으로 높아지는 것을 확인하고, 아연 이온이 세포 내에서 연골퇴행을 유발하는 단백질을 활성화시키는 것을 밝혀냈다.
연골조직이 스트레스를 받으면 아연 이온을 연골세포 내로 수송하는 단백질(ZIP8)이 많이 만들어져 연골세포 내로 아연 이온의 유입이 크게 증가하고, 아연 이온은 세포핵 내에서 아연 의존성 전사인자(MTF1)를 활성화, MTF1은 연골기질분해효소(MMP, ADAMTS) 발현을 유도하는 일련의 과정을 통해 결과적으로 연골이 분해되어 닳는다는 것이다.
* 아연 의존성 전사인자 : 유전자의 발현을 조절하는 단백질(전사인자) 중, 아연이온 농도가 높아지면 활성화되는 것, 세포내 아연 항상성을 조절하는 유전자 등을 표적으로 작용함
* 연골기질분해효소 : 연골에서 세포외 기질을 구성하는 물질인 콜라겐과 프로테오글라이칸 등을 직접적으로 분해하는 효소로 MMP와 ADAMTS 등이 대표적이다.
실제 아연 이온 수송 단백질(ZIP8)이나 아연 의존성 전사인자(MTF1)가 많이 만들어지도록 유전자를 조절한 생쥐의 관절에는 퇴행성관절염이 심하게 유발된 반면, 이들 유전자가 결손된 생쥐는 퇴행성관절염이 유발되지 않았다.
동 성과는 아연 이온을 매개로 하는 연골세포의 신호전달 체계를 규명하고, 상위 수준에서 연골퇴행 인자의 발현을 조절하는 유전자를 찾아냄으로써 퇴행성관절염 치료와 예방 연구의 새로운 표적을 제시한 연구로 셀(CELL)지 등 연구계에서 주목받고 있다.
그 동안 밝혀지지 않았던 관절 내 연골퇴행의 분자적 메커니즘을 규명함으로써, 연골퇴행을 직접적으로 제어하는 방식의 근본적인 퇴행성관절염 예방 및 치료 연구로 이어질 것으로 기대된다.
전 교수는 “필수 무기질인 아연의 과다와 세포 내 신호전달 체계가 연골퇴행에 관여하고 있음을 밝힌 데 의의가 있다”고 설명했다.
웹사이트: http://www.msit.go.kr/web/main/main.do
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