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세포의 오토파지에 대한 새로운 연구결과

<KISTI의 과학향기> 제3494호

독일 보훔 루르대학(Ruhr-Universität Bochum)의 연구진은 Vps10 운반 수용체가 제거해야 하는 세포로 분해 단백질을 어떻게 보내는지에 대한 새로운 연구결과를 발표했다. 또한 단백질 Vac8을 분석한 연구결과도 발표했다.
동물과 식물 세포는 손상되거나 불필요한 세포를 오토파지(autophagy, 자가 포식)으로 제거한다. 세포 기질의 분해는 단백질에 의해 이루어진다. 동물의 경우에는 리소좀이라는 세포 소기관에서 분비되고 식물과 효소의 경우에는 액포(vacuole)에서 분비된다. 분해 단백질은 작은 소포(vesicle)의 운반 수용체를 통해서 필요한 부위로 운반된다.
이번 연구진은 운반 수용체인 Vps10이 단지 교체 가능한 수용체 중의 하나가 아니라는 것을 증명했다. Vps10은 식물과 효모에서 분해 단백질 Pro-Pep4를 유도하는 역할을 한다. Vps10은 Pro-Pep4를 효과적으로 운반해서 세포 자체의 성분을 분해하는 일을 돕는다. Vps10이 없다면, Pro-Pep4는 효과적으로 소포로 수송될 수 없고 인간의 경우에 카텝신 D(cathepsin D)라고 불리는 Pep4를 활성화할 수 없다.
Vps10이 없어도 소포에서 작은 단백질 및 리보솜을 분해할 수 있지만, 퍼옥시좀(peroxisomes) 또는 미토콘드리아와 같은 복잡한 기질의 분해는 Vps10 없이는 효과적으로 일어날 수 없으며, Pro-Pep4의 오작동과 비효율적인 성숙을 불러온다.
Pep4는 식물에 해로운 다양한 진균의 독성을 결정한다. 또한 이것은 프리온(prion)의 자발적인 형성으로부터 효모 세포를 보호하지만, Pep4 활성이 사라지면 수명을 단축시킨다. 포유류의 경우에, Pep4와 유사한 카텝신 D의 결핍은 퇴행성 신경 질환을 불러온다. 다양한 형태의 암에서 프로-카텝신(pro-cathepsin) D의 오작동이 관찰되었다.
두 번째 연구는 단백질 Vac8을 분석했다. 이것은 포유류 단백질인 플라코글로빈(plakoglobin, 종양 억제제)와 카테닌과 밀접한 관련이 있다. 카테틴은 원형질막에서 세포-세포 접촉을 매개하지만, Vac8은 세포 내의 액포 막(vacuolar membrane)과 수송 소포의 막과의 융합을 조절한다.
생각했던 것과는 달리, 막의 융합은 다른 단백질과의 결합으로 일어나는 것이 아니라 지질의 조절을 통해 일어났다. Vac8 결핍 세포에서 막 지질 빌딩 블록인 올레산과 글리세롤을 추가함으로써 재생될 수 있다는 것을 이번 연구에서 보여주었다. 결과적으로 Vac8이 두 막 간의 간단한 어댑터 분자(adapter molecule)로서 작용할 뿐만 아니라 두 막 간의 접촉을 위해 주변 지질의 조성을 결정할 수 있다는 것을 알게 되었다.
 

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