세포분열과정에 필수적인 단백질인 ‘Aurora B’의 안정성과 활성을 직접 조절하고, 정상적인 세포분열을 돕는 새로운 효소가 발견돼 향후, 암세포 분열 억제 및 새로운 항암제 개발에 기대를 모으고 있다.

정상적인 생명체에서의 세포분열은 생명체의 성장과 노화, 유지 및 번식을 위한 필수적인 현상이다. 하지만 비정상적인 세포분열은 암과 같은 다양한 질환의 원인이 될 수 있다. 그러므로 세포분열과정에 참여하는 수많은 요소의 조절 및 기전에 관한 연구는 질환 발병의 원인 파악 및 치료제 개발에 중요한 역할을 한다.

한국과학기술연구원 분자인식연구센터 송은주 박사팀은 해당 단백질의 분해를 막거나 활성을 조절하는 탈유비퀴틴화* 효소인 ‘USP35’를 발견하고, 이 효소(USP35)가 세포분열과정의 조절자로 역할을 한다는 사실을 밝혔다.

연구진은 발견한 효소(USP35)가 세포분열에 있어서 필수 단백질인 ‘Aurora B’의 안정성을 유지하고, 활성에 이바지하여 정상적인 세포분열에 도움을 준다는 새로운 분자적 기전을 제시했다.

암을 포함한 다양한 질환의 원인을 분석하고 그 치료제를 개발하는 연구는 전 세계적으로 큰 주목을 받고 있다. 그중에서도 세포분열과정에 참여하는 단백질들에 대한 연구는 비정상적인 세포분열로 인해 생겨난 딸세포의 형성 때문에 발병하는 질환들을 이해하는데 매우 중요하다. 하지만 세포분열에 작용하는 단백질 수가 많고, 그 기능을 하나의 조절 기전만으로 설명하기는 어려운 실정이었다.

연구진은 세포분열에 필수 단백질인 ‘Aurora B’의 분해를 억제하여 안정성을 확보해주는 조절자로 탈유비퀴틴화 효소인 ‘USP35’를 발견하여 세포분열과정의 새로운 조절 기전을 제시했다. 일반적으로 세포분열이 일어나는 동안 특정 단백질에 유비퀴틴(76개 아미노산으로 구성된 작은 단백질)이 결합하여 해당 단백질의 분해를 촉진하는 유비퀴틴화는 ‘Aurora B’의 기능에 크게 영향을 미친다. 하지만 반대로 ‘Aurora B’의 분해를 막거나 기능을 조절하는 탈유비퀴틴화에 대해서는 전혀 알려진 바가 없었다.

연구진은 세포분열 필수 단백질(Aurora B)이 분해되는 것을 막고 그 양을 지속해서 유지해 줄 수 있는 인자로 ‘USP35’를 찾아냈고, 이 효소로 인해 ‘Aurora B’는 단백질을 활성화해 정상적인 세포분열이 일어나게 한다는 사실을 밝혀냈다. 또한, 세포 내 ‘USP35’의 양이 적어지면 세포분열 동안 염색체의 정렬, 분리, 세포질 분열 등에 이상이 발생하고 이로 인해 비정상적인 딸세포가 형성되어 각종 질환이 원인이 될 수 있음을 확인했다.

연구 논문은 ‘Nature Communications’(IF : 12.124, JCR 분야 상위 4.69%)에 최신호에 게재됐다.

KIST 송은주 박사는 “새로운 세포분열 조절 기전의 발견으로 비정상적인 세포분열의 억제 및 Aurora B 단백질의 기능 향상에 도움을 줘 향후 항암제나 관련 질환의 치료제 개발에 기여할 것으로 전망한다”라고 밝혔다.

■■ 용어

1. 세포분열

한 개의 세포가 나누어져 2개의 세포가 만들어지는 과정. 이 과정은 세포주기에 의해 조절되는데 하나의 모세포에서 복제된 염색체를 물리적으로 반반씩 똑같이 분리하여 두 개의 딸세포에 분배하는 과정.

2. 유비퀴틴화/탈유비퀴틴화

유비퀴틴화 (Ubiquitination) :특정 단백질에 유비퀴틴(76개 아미노산으로 구성된 작은 단백질)이 결합하여 해당 단백질의 분해를 촉진하거나 혹은 활성화를 조절하는 현상.

탈유비퀴틴화 (Deubiquitination) : 유비퀴틴화의 가역적 반응으로 특정 단백질에 결합한 유비퀴틴을 제거하여 해당 단백질의 분해를 막거나 혹은 활성화를 조절하는 현상.