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세포 재생 메커니즘, ‘아나스타시스’ 비밀 밝혀지나


▲출처=123rf

세포 재생에 관한 새로운 연구결과가 저널 오브 셀 바이올로지(Journal of Cell Biology)를 통해 발표됐다. 미 캘리포니아대 샌타바버라(UCSB) 산하 공동 연구팀은 아나스타시스('부활'을 뜻하는 그리스어)라 불리는 프로세스의 분자 메커니즘을 분석했다. 이번 연구는 세포가 죽기 직전 재생할 수 있다는 사실을 밝혀낸 앞선 연구를 보완할 뿐 아니라 아니스타시스가 두 단계로 구성된다는 점을 입증했다.

연구의 공동 저자인 데니스 몬텔 교수는 “재생을 위해 세포는 새로운 유전자를 전사해야 하므로 죽음에서 재생에 이를 때 세포 내 메신저 리보핵산(mRNA)의 모든 분자의 정보를 저장한다”고 설명했다.

연구팀은 아포토시스(세포 자멸)를 유도하기 위해 세포 배양액에 독소를 첨가해 세포의 죽음을 유도했다. 그다음 배양액을 교체해서 1, 2, 3, 4, 8, 12시간 동안 세포가 재생하도록 했다.

이 과정에서 연구팀은 세포의 유전적 정보가 어떻게 변화하는지 분석하기 위해 세포 수백만 개를 수집하고 그 세포의 RNA 시퀀스를 밝혔다. UCSB의 코지크 분자 및 세포, 신경생물학 연구소가 RNA 분석을 시행했다.

그 결과 RNA를 분석한 정보는 아나스타시스 프로세스의 활성 특징뿐 아니라 프로세스가 두 단계를 거친다는 것을 입증했다. 자멸 위기에 놓인 세포는 처음 4시간 동안 정상 세포에 비해 유전자 발현에서 큰 변화를 보였다. 재생 한 시간 후에는 8시간째보다 훨씬 유사한 형태를 띠었고 마찬가지로 8시간째에서 세포는 12시간보다 유사했다.

몬텔 교수는 “세포는 죽기 직전의 순간에도 살아남은 RNA를 은밀하게 강화한다. 세포는 상황이 좋아지는지 나빠지는지 모르기 때문에 만약을 대비해서 살아남은 분자에 붙는다. 세포는 죽어가고 있는 중에도 재생을 위한 준비태세를 갖추고 있는 것”이라고 전했다.

연구팀은 스네일(Snail)이라는 생존형 RNA가 죽음 직전 강화된다는 점에 초점을 뒀다. 세포는 이 스네일에 붙어 있었지만 스네일로 단백질을 만들지도 않았고 분해하지도 않았다. 스네일 발현이 제한될 때 세포 역시 살아남지 못한다는 사실이 드러났다.

또한, 아나스타시스 초기 단계에서 생성된 RNA는 다른 유전자의 전사를 촉진해 세포의 재생, 분열을 유도한다. 그 RNA는 곧 다음 단계에서 스스로 만들어낸 것을 바꾸고 이동능력을 습득하게 된다.

몬텔 교수에 따르면 세포의 전 재생과정에서 새 혈관을 만드는 혈관형성인자와 같은 것들이 발현됐다. 마치 전 과정이 상처치유(상처 부위 회복을 위해 새 혈관을 만들고 틈을 채우는 세포 증식이나 세포 이동 과정) 방식과 유사했다.

몬텔 교수는 “이는 모두 유익하고 정상적인 프로세스에서 일어나는 것들이다”라 말하며 “이를테면 심장마비가 올 때 심장 세포는 산소를 빼앗기는데 이때 세포가 재생하면 좋은 일이다. 반면 암세포가 재생하는 것은 치명적인 일이다”고 설명했다. 화학요법 약물과 방사선 치료는 암세포에 아포토시스를 유발한다고 알려져 있다. 그러나 죽어가는 암세포에 아나스타시스 역시 일어날 수 있다. 이는 초기 암 치료의 효과를 심각하게 저해하는 것으로 알려졌다.

▲출처=셔터스톡

연구팀은 이번에 밝혀진 분자 메커니즘을 통해 앞으로 세포가 새 유전자 전사를 하기 전 초기 재생 단계와 아나스타시스의 장기적인 영향에 대해서 연구를 계속할 계획이다. 이는 암 치료에 새로운 길을 제시할 것으로 기대된다.

몬텔 교수는 "앞으로 아나스타시스 메커니즘이 화학요법과 방사선 치료 후 암 재발에 어떠한 영향을 미치는 지 밝혀낼 것"이라며 죽음 직전 재생한 세포가 이와 관련한 영구적·후성적 메모리를 보유하게 되는지 그리고 아나스타시스 1단계를 거친 세포가 2단계에서 회복력을 발휘하는지 더 연구가 필요하다고 밝혔다.


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