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최근에 지방조직에서 풍부한 단백질이 체내 포도당과 인슐린을 관리하는 데에 있어서 중요한 역할을 한다는 사실이 발견되었다.(图像说明)

Scripps 연구소 과학자들은 지방 조직에서 높은 발현을 보이는 단백질을 연구하면서, 비만과 신진대사에 대한 새로운 이해와 원리를 발견했다. 11월 20일 “Nature” 학술지에 실린 그들의 발견은 비만과 다른 잠재적 질병들을 치료할 수 있는 새로운 접근방식으로 이어질 수 있다.

현재까지 PGRMC2로 알려진 신호 단백질에 대해 깊이 있는 연구는 없었다. PGRMC2는 “프로게스테론수용체 세포막 성분 2 (progesterone receptor membrane component 2)"의 약자이다. 보통 자궁, 간, 신체의 여러 기관에서 발현되는 것으로 알려져 있지만, 엔리케 새즈 (Enrique Saez, Phd)박사는 자신의 연구실에서 PGRMC2는 지방조직, 특히 체온 유지를 위해 음식을 열로 바꾸는 갈색지방조직에 가장 풍부하게 발현된다고 밝히고, 갈색지방조직에서의 그 기능에 대해 연구하기 시작했다.

헴 (Heme)을 운반하는 단백질

연구팀은 PGRMC2이 헴 (Heme, 헤모글로빈의 색소부분)이라고 불리는 필수 분자와 결합하고 방출한다는 최근 발견을 바탕으로 만들어졌다. 헴 분자는 최근 채식 햄버거 ‘Impossible Burger’에 풍미를 더하는 역할로 주목을 받았지만 사실 헴은 체내에서 훨씬 더 중요한 역할을 맡고 있다. 철분이 함유된 이 분자는 세포 내에서 이동하며 세포 호흡, 세포증식, 세포사, 그리고 생체리듬과 같은 중요한 생명 과정을 가능하게 한다.

새즈 박사와 그의 연구팀은 생화학적 기법과 세포의 분석시험을 통해 PGRMC2가 헴(heme)의 "샤페론(chaperone)"이라는 사실을 밝혔다. 샤페론은 헴을 캡슐화하여 헴이 생성되는 세포의 미토콘드리아에서 중요한 기능을 수행하는데 도움을 주는 핵으로 운반한다. 샤페론의 보호막이 없으면, 헴은 핵으로 가는 길에 있는 모든 것과 반응하면서 파괴한다.

분자의학과의 새즈 부교수는 "많은 세포 작용에 대한 헴(heme)의 중요성은 오래 전부터 알려져 왔다." 라고 말했다. 그는 또한 "그러나 우리는 헴이 주변 세포 물질에 독성이 있어, 어떤 형태로든 오가는 전용 경로(shuttling pathway)가 있을 거라고 생각했다. 지금까지 여러 가지 가설이 있었지만 헴을 운반하는 단백질의 존재를 확인한 건 처음이다” 라고 말했다.

비만에 대한 혁신적인 접근법?

쥐를 대상으로 하는 연구를 통해 과학자들은 PGRMC2를 포유류에서 형성된 최초의 세포내/의 헴 (Heme) 샤페론이라고 확립했다. 연구자들은 여기서 멈추지 않고 더 나아가 헴을 운반하는 단백질이 없다면 몸에 어떤 일이 일어나는지 알아내려고 했다.

이러한 시도 덕분에 큰 발견을 하게 되었다. 지방조직에 PGRMC2가 없다면, 고지방식을 먹인 쥐들은 포도당에 대한 내성이 떨어지고 인슐린에 무감각해져 당뇨병과 다른 신진대사 질환의 특징적인 증상들이 나타난다. 대조적으로 PGRMC2 기능을 활성화하기 위해 약물로 치료한 비만 당뇨의 쥐는 당뇨병과 관련된 증상에서 상당한 개선을 보였다.

"우리는 쥐들의 상태가 더 좋아지면서 포도당 내성이 강해지고 인슐린저항성이 떨이지는 것을 관찰했다."라고 새즈 박사가 말했다. "우리의 발견은 지방 조직에서 PGRMC2 활동을 조절하는 것이 비만이 건강에 미치는 심각한 영향 중 일부를 회복하는 데 유용한 약리학적 접근법이 될 수 있다는 것을 암시한다."

연구팀은 또한 이 단백질이 갈색지방과 백색지방의 다른 기능들을 어떻게 변화시키는지 평가했다고 연구수석 저자인 안드레아 갈모찌 (Andrea Galmozzi, PhD.) 박사는 말했다. "첫 번째 놀라운 발견은 갈색 지방이 하얗게 보인다는 것이다"라고 덧붙였다.

보통 헴 (heme) 함량이 가장 높은 갈색 지방은 흔히 ‘좋은 지방’으로 여겨진다. 갈색지방의 주요 역할 중 하나는 체온을 유지하기 위해 열을 생성하는 것이다. 지방 조직에서 PGRMC2를 생산할 수 없는 쥐들은 추운 환경에 노출시키면 기온이 빠르게 떨어졌다.

갈모찌는 "이들의 뇌가 열을 올리기 위한 적절한 신호를 보내고 있었음에도 불구하고 쥐들은 체온을 유지할 수 없었다"고 말했다. "헴 (heme) 없으면 미토콘드리아 장애가 생기고 세포는 열을 발생시키기 위해 에너지를 태울 방법이 없다."

새즈 박사는 많은 양의 헴 (heme)을 생산하는 간을 포함한 다른 기관에서 헴 샤페론을 활성화시키는 것이 오늘날 간이식 (liver transplantation)의 주요 원인인 비알코올성지반간염(NASH)과 같은 다른 대사 장애의 영향을 완화시키는 데 도움이 될 수 있다고 믿고 있다.

새즈 박사는 "우리는 이 단백질이 헴 (heme) 결함으로 유발된 질병의 다른 조직에서도 같은 역할을 할 수 있는지 궁금하다" 라고 말했다.