안테나·섬모로 인한 혈관생성기전 규명
안테나·섬모로 인한 혈관생성기전 규명
  • 함예솔
  • 승인 2020.01.25 04:30
  • 조회수 875
  • 댓글 0
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요약

 

세포 밖으로 돌출된 원발성 섬모(primary cilia)는 세포의 외부 신호를 감지하고 내부로 전달하는 안테나역할을 하는데요. 혈관신생 과정에서 원발성 섬모의 역할과 분자적 기전이 규명됐습니다. 종양의 증식과 전이시 혈관신생이 두드러지게 나타나는 만큼 원발성 섬모를 표적으로 하는 항암제 개발 연구의 단초가 될 것으로 기대됩니다.

혈류 감지하는 세포안테나. 출처: AdobeStock
혈류 감지하는 세포안테나. 출처: AdobeStock

세포 밖 상황을 감지해 세포 안의 변화를 이끌어 내는 세포의 안테나인 '원발성 섬모'는 거의 모든 세포에 존재합니다. 하지만 대사질환이나 신경발생질환과의 연관성에 한정돼 연구가 이뤄지고 있었습니다. 그런데 그 가운데 최근 혈관신생 과정에서의 원발성 섬모의 역할에 대한 연구 결과가 나왔습니다. 성균관대학교 이지은 교수 연구팀이 혈관내피세포 밖으로 돌출된 원발성 섬모의 혈관신생 과정에서의 역할과 분자적 기전을 규명했습니다. 

 

  • 혈관신생(angiogenesis)

기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 생성되는 현상. 내피세포의 침투나 이동, 증식, 분화 등의 과정을 거쳐 산소와 영양분을 공급하기 위한 필수적인 과정.

원발성 섬모와 혈관신생 사이 연결고리 찾아내다

 

연구팀은 유전자가위로 섬모조절유전자, CEP41을 없앤 돌연변이 제브라피쉬에서 혈관 직경 감소와 이상혈관 생성 등을 관찰하고 원발성 섬모와 혈관신생의 연결고리를 찾아냈습니다.

제브라피쉬. 출처: AdobeStock
제브라피쉬. 출처: AdobeStock

 

  • 제브라피쉬(Zebrafish)

잉어과의 얼룩무늬 열대어로 관찰이 쉽고 빠른 배아발달 및 거의 완벽한 게놈분석으로 바이오의료연구에 널리 사용되는 대표 동물모델.

CEP41 단백질이 원발성 섬모를 구성하는 튜블린 단백질을 변형(글루타밀화)시키면 이것이 신호가 돼 섬모분해와 혈관생성인자 생성을 촉발하고 결국 혈관신생으로 이어지는 일련의 과정을 밝혀냈습니다. 참고로 CEP41은 대표적 원발성 섬모 질환군의 하나인 주버트 신드롬의 원인유전자로 신경발생 과정에서의 역할만 알려져 있었습니다. 실제 CEP41 유전자가 결손된 돌연변이 제브라피쉬에 많은 산소와 영양분을 소비하는 종양세포주를 이식하더라도 소장 정맥 생성 등의 혈관신생이 잘 이뤄지지 않았습니다. 

섬모조절유전자 CEP41이 결손된 제브라피쉬에서 나타난 혈관 형성 이상. 출처: 한국연구재단
섬모조절유전자 CEP41이 결손된 제브라피쉬에서 나타난 혈관 형성 이상. 출처: 한국연구재단

이같은 혈관신생 이상은 동물모델에서 뿐만 아니라 인간혈관 유래 세포에서도 관찰됐는데요. CEP41 유전자 발현이 줄어든 세포는 이동성과 침습능, 상처치유능, 혈관생성능도 절반 가까이 감소했습니다.

CEP41에 의한 혈관내피세포 섬모 분해를 통한 혈관신생 조절 기전. 출처: 한국연구재단
CEP41에 의한 혈관내피세포 섬모 분해를 통한 혈관신생 조절 기전. 출처: 한국연구재단

혈류 이상이나 조직 손상에 따른 심혈관계 질환이나 무분별한 세포증식에 따른 과다한 산소 소비로 저산소 상황에 놓이는 종양에서 이번에 규명된 혈관신생에 관여하는 분자들(CEP41, AURKA) 및 원발성 섬모를 표적으로 하는 치료제 개발 연구의 실마리가 될 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <EMBO Reports>에 게재됐습니다.

 


##참고자료##

 

  • Ki, Soo Mi, et al. "CEP41‐mediated ciliary tubulin glutamylation drives angiogenesis through AURKA‐dependent deciliation." EMBO reports (2019).

 


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