‘조혈 작용의 후성유전적 조절 기전 규명’
생명공학부 전태훈 교수팀
생명공학부의 전태훈 교수는 ‘조혈 작용의 후성유전적 조절 기전 규명’을 내용으로 한 연구 결과를 세계적 학술지인 Nature Communications에 지난 8월 2일 발표하였다. 제1 공동 저자는 배준범 박사와 최상필 대학원이다.(아래 사진) 현재, 배준범 박사는 미국 Dallas에 위치한 University of Texas Southwestern Medical Center에 연구원으로 재직 중이고, 최상필 학생은 8월 박사 학위를 취득한 후, 9월부터 교내 동물분자생체공학연구소 연구 교수로 재직 예정이다.
▲ 배준범 박사 ▲ 최상필 학생
연구관련 내용은 다음과 같다.
□ 성인의 면역세포는 주로 골수 내에 존재하는 조혈줄기세포에서 만들어지며, 조혈줄기세포에서 만들어진 조혈전구세포 및 미성숙 면역세포는 말초로 이동하여 성숙된 면역세포로 발달한다. 이러한 과정에서, 조혈줄기·전구세포는 골수와 말초를 오가며 여러 가지 면역세포를 생성하게 된다. 따라서, 조혈줄기·전구세포의 체 내 이동은 면역 항상성을 유지하는데 매우 필수적이다. 단적인 예로 성인의 경우, 하루에도 몇 십개의 조혈줄기·전구세포가 골수에서 말초로 이동하여, 특정 면역세포를 재생하게 된다.
□ 조혈줄기·전구세포의 체 내 이동을 제어하는 방법을 고안하면 특정 인체 질환의 치료제로 사용될 수 있다. 즉, 골수 이식 환자의 경우 면역세포의 재생이 보다 빨리 일어나야 되기 때문에, 골수 내 조혈줄기·전구세포의 말초로의 이동을 촉진시켜야 한다. 이러한 기능을 하는 것이 G-CSF라는 사이토카인이며, 전세계적으로 G-CSF의 시장은 약 7 조원에 이르고 있다. 또한, 골수암 환자의 경우 골수 내에 존재하는 골수암 세포의 말초로의 이동을 억제하여야지만, 골수암 세포의 다른 장기로의 전이를 차단 할 수 있다.
□ 본 연구팀은 골수 내 조혈줄기·전구세포 생착에, 조혈줄기·전구세포에서 발현하는 VLA-4라는 세포표면 단백질과 골수기질세포에서 발현하는 VCAM-1이라는 단백질의 결합이 필수적임을 밝혔다. 또한 VCAM-1의 발현을 후성유전적 조절인자인 폴리콤(polycomb) 단백질이 억제하여, 골수 내 조혈줄기·전구세포의 말초로의 이동을 촉진시킨다는 것을 밝혀냈다. 실제로 폴리콤(polycomb) 단백질이 결핍된 생쥐에서는 조혈줄기·전구세포의 말초로의 이동이 억제되어 면역 결핍 현상이 일어나며, 이 생쥐의 골수 내에서 VLA-4와 VCAM-1의 결합을 차단하면, 다시 면역세포가 재생된다.
□ 후성유전이란 DNA의 염기서열이 변화하지 않는 상태에서 이루어지는 유전자 발현의 조절을 일컫는데, 주로 DNA 메틸화와 히스톤 단백질의 변형에 의해 조절되는 크로마틴 구조의 변화에 의한다. 폴리콤(polycomb) 단백질의 경우는 히스톤 단백질을 메틸화와 유비퀴틴화시켜 크로마틴 구조를 변화시킴으로써, 특정 유전자 발현을 억제한다.
□ 이번 연구는 조혈작용에 핵심적인 조혈줄기·전구세포의 활성을 후성유전적 기법으로 조절할 수 있는 분자적 토대를 만들었다는데 큰 의의가 있으며, 향후 이를 이용한 새로운 치료제가 골수 이식 환자나 골수암 환자에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
관련 언론 보도
https://www.yna.co.kr/view/AKR20190806078400063?input=1195m
http://dongascience.donga.com/news/view/30394
http://www.fnnews.com/news/201908051510222415
http://news1.kr/articles/?3688342
https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20190806500108&wlog_tag3=naver