암 발생에 관여하는 새로운 단서 발견했다
암 발생에 관여하는 새로운 단서 발견했다
  • 함예솔
  • 승인 2023.05.30 22:24
  • 조회수 1368
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UNIST 생명과학과 박찬영 교수팀이 최근 암세포의 새로운 세포사멸 조절 기작을 발견해 암 발생에 대한 이해를 높일 수 있는 새로운 단서를 제공했습니다.

연구진 모습. 출처 : UNIST
연구진 모습. 출처 : UNIST

정상적인 세포는 영양분 부족, 저산소증 등과 같은 스트레스 상황에서 세포자살(apoptosis)을 통해 사멸되는데요. 하지만 암세포는 스트레스 상황에서도 세포자살을 극복하고 끊임없이 증식해 암세포 자신의 생존에 유리한 기작을 발전시켜 왔습니다. 이러한 기작 중 최근 비사멸 세포죽음(non-apoptotic cell death) 즉, 엔토시스(Entosis)가 보고됐습니다.

 

엔토시스는 살아있는 암세포(침입세포)가 다른 암세포(포식세포) 안으로 침입해 “세포 내 세포” 구조를 만드는 일종의 세포 포식현상입니다. 암세포는 엔토시스 현상을 통해 세포죽음으로 회피할 수 있는 유리한 환경을 만든는데요. 예를 들어 포식세포는 침입세포로부터 영양분 및 염색체를 제공받고, 침입세포는 포식세포 내에서 은신하며 적절한 상황에서 밖으로 나오거나 포식세포 안에서 세포 분열을 합니가. 이러한 엔토시스는 암세포들의 상호작용으로 인한 염색체수 이상과 같은 유전체 불안정성으로 암의 발생과 발달에 영향을 줍니다. 따라서, 암세포가 암을 발생시키는 원인과 치료 방법을 연구하기 위해서는 엔토시스에 대한 이해가 중요하죠.

 

암 발생 초기에 움직임이 자유로운 암세포들(침입·포식 암세포)은 세포 내에서 혹은 세포 사이에서 특이한 신호 기전을 일으킵니다. 그 중 칼슘채널 의존형 단백질의 신호전달 또한 암세포의 신호전달과 암세포 사이의 상호작용에 매우 중요한 기전으로 알려져 있었으나, 엔토시스와의 연관성에 대한 연구가 진행되지는 않았습니다.

Orai1 칼슘채널에 의해 조절되는 새로운 비사멸 세포 죽음 엔토시스 (Entosis). 출처 : UNIST
Orai1 칼슘채널에 의해 조절되는 새로운 비사멸 세포 죽음 엔토시스 (Entosis). 출처 : UNIST

연구팀은 이번 연구를 통해 세포막에 존재하는 칼슘채널 단백질인 Orai1의 신호전달 기전이 암세포의 엔토시스 유도에 필수적이라는 사실을 밝혔는데요. Orai1은 침입 암세포와 포식 암세포에서 세포골격 단백질 중 하나인 셉틴(septin)에 의해 세포막의 특정 부위에만 국소적으로 이동하며 동일한 위치에 특징적인 패턴(oscillation)을 보이면서 세포 안에 일부분의 농도 변화를 유발한다는 점을 관측할 수 있었습니다.

 

이러한 특이적 칼슘신호 전달 기전은 세포의 이동에 필수적인 동력 단백질인 마이오신을 인산화시켜 세포골격의 재배열을 유도하거나 세포가 움직이게 합니다. 이 결과를 통해 엔토시스가 유도되고 진행되는 기작을 규명할 수 있었습니다. 또한 Orai1 채널 혹은 신호전달 기전을 조절하면 엔토시스가 억제된다는 사실을 밝힘으로 엔토시스에 의존하는 암 발생의 조절 가능성을 제시할 수 있었습니다.

 

박찬영 생명과학과 교수는 “본연구는 암발생, 전이 및 암세포의 엔토시스(세포내 세포 현상) 유발기작에 대한 오라이 칼슘채널의 새로운 신호전달기전을 구명하였다. 향후 칼슘채널 신호전달 조절 및 엔토시스 조절연구를 통해 암발생, 전이 및 치료 전략 연구에 도움이 될 것으로 기대한다.”고 전했습니다. 

 

연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Science’에 3월 24일 자로 온라인 게재됐고, 5월 17일에 출판됐습니다.

논문명: Orai1 is an entotic Ca2+ channel for non-apoptotic cell death, entosis in cancer development

 

#용어설명

1. 엔토시스 (Entosis)

살아있는 세포가 또 다른 살아있는 세포의 안으로 침입하며 세포 내 세포 구조 (Cell-in-cell structure)를 만드는 현상. 비정상적인 증식, 기저막 이탈, 대사 스트레스와 같은 암세포의 발생과 진행과정 중에 발생한다. 암세포는 엔토시스를 이용하여 에너지를 얻거나 스트레스 상황을 회피하는 등 생존기작으로 이용한다. 

2. 오라이1 (Orai1)

세포막에 존재하는 칼슘 채널 단백질. 소포체에 존재하는 채널 조절 단백질 스팀1 (STIM1)에 의해 활성화 된다. 생체 모든 세포에 존재하며, 암세포에서의 연구도 활발하게 진행되고 있다. 암세포를 포함하는 비흥분성 세포에서 필수적인 칼슘신호전달기작을 야기한다.

3. 셉틴 (Septin)

세포 구조를 유지하고 세포 분열과 이동을 조절하는 단백질 패밀리. 세포내의 단백질-단백질 상호작용에 참여하며 막동적제어, 골격결손의 수정, 세포질 분리 및 분열 등에 영향을 미친다. Orai1 등 채널의 이동을 조절한다. 또한 암세포의 생존, 분열 ,침습 등과 관련이 있을 수 있다는 가능성이 대두되고 있다. 

4. 세포골격 (Cytoskeleton)

세포 내부에서 구조적인 지지체계를 형성하는 다양한 단백질 섬유체의 침합체. 세포의 형태유지, 세포 내부의 이동, 세포간 상호작용 및 신호전달 등의 다양한 기능을 수행한다. 세포 골격은 세포 내부에서 동적으로 조절되어 세포의 기능에 맞게 변화하며 이러한 동적인 조절은 다양한 생물학적 작용에 필수적이다. 

5. 마이오신 (Myosin)

세포골격의 구성 성분. 마이오신 경사슬 카이네즈(Myosin Light Chain Kinase, MLCK)를 통한 마이오신 경사슬 인산화는 마이오신 분자의 활성화에 영향을 미치며 이를 통해 세포골격의 재배열과 구조적이 변화가 일어난다. 이는 근육운동, 세포내에서의 이동, 분열, 분화, 생존 등 다양한 생물학적 현상에서 중요한 역할을 한다.


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