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비만을 유도하는 후성유전적 변화 과정 최초규명

2016.04.18 미래창조과학부

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비만을 유도하는 후성유전적 변화 과정, 세계 최초 규명
- 비만 예방 및 치료제 개발에 새로운 이정표 제시 -

◇ 지방세포 분화 억제 유전자 조절을 통한 비만 및 만성대사질환 극복 가능
◇ 한정환 교수팀, 생물학 분야 세계적 학술지 ‘몰레큘라 셀(Molecular Cell)’에 논문 게재

□ 미래창조과학부(장관 최양희)는 “체내 신호전달물질로 알려진 S6K1*이 유전자 발현 변화 과정을 통해 지방세포의 수를 증가시켜 비만을 유도한다는 사실이 국내연구진을 통해 세계 최초로 규명되었다”고 밝혔다.
* S6K1 : 에너지 섭취에 의해 활성화되는 체내 신호전달물질로,세포의 성장, 노화, 증식 등 다양한 생명현상에 중심적인 역할을 한다.

□ 한정환 교수(성균관대) 연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 세포생물학 분야의 세계적 학술지 ‘몰레큘라 셀(Molecular Cell)’ 4월 14일자에 게재되었다.

o 논문명과 저자 정보는 다음과 같다.
- 논문명 : S6K1 Phosphorylation of H2B Mediates EZH2 Trimethylation of H3: A Determinant of Early Adipogenesis
- 저자 정보 : 한정환 교수 (교신저자, 성균관대), George Thomas (공동교신저자, 바르셀로나 IDIBELL), 이상아 박사 (제1저자, 성균관대)
□ 논문의 주요 내용은 다음과 같다.

1. 연구의 필요성
○ 비만은 에너지 불균형에 의해 체지방이 과다하게 축적되는 상태를 의미하며 당뇨병, 고지혈증, 심장질환 등 각종 대사질환을 유발하여 건강을 위협한다. 최근 급격히 증가하는 비만 인구의 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 비만 치료를 위한 여러 연구가 진행되고 있다.
○ 지방이 축적되는 기전 중 지방 조직 내 줄기세포가 지방세포로 분화되어 지방세포의 숫자가 늘어가는 ‘지방세포의 과형성’은 비만의 초기단계, 특히 소아비만에서 매우 중요한 단계이다. 소아 때 과하게 생성된 지방세포는 성인이 되어도 없어지지 않으며 잉여 지방의 저장소를 제공하여, 언제든 다시 쉽게 살이 찔 수 있는 체질로 만든다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 오랫동안 지방세포 분화 기전에 대한 연구가 진행되어 왔으나 아직도 완전히 규명되지 않았다.

2. 연구 내용
○ S6K1은 에너지 자극에 의해 활성화되어 단백질 합성을 유도하는 신호전달물질인데 이것을 인위적으로 결핍시킨 쥐는 항비만 형질을 가지며 각종 대사질환 관련 지표의 수치도 감소된다는 사실을 발견하였다. 이는 기존의 S6K1의 작용으로는 설명할 수 없어 S6K1의 새로운 역할에 대해 실험을 한 결과 지방세포 분화과정에서 S6K1이 활성화 된다는 것을 확인하였다.
○ 줄기세포에서 활성화된 S6K1은 히스톤* 단백질과 결합하는 과정을 통해 지방 세포 분화 억제 유전자인 Wnt 유전자의 발현을 감소시킴으로써 지방세포 분화를 촉진한다는 것을 밝혀냈다.
* 히스톤 단백질 : 뉴클레오솜(진핵세포에서 DNA는 너무 길기 때문에 매우 밀집된 형태를 하고 있는데 그 밀집된 형태의 기본 구성단위)을 이루기 위해 DNA가 감겨 있는 단백질
○ 특히 비만인 사람의 지방조직 뿐 아니라 고지방 섭취를 통해 비만을 유도한 실험용 쥐의 지방조직에서도 S6K1이 활성화 되어 있고 그로 인해 후성유전학*적 변화가 증가되어 있음을 관찰했다.
* 후성유전학(Epigenetics) : 유전자 서열 변화 없이 유전자의 발현 증가 또는 감소에 의해 표현형이 변하는 작동원리에 관한 학문

3. 연구 성과
○ 이번 연구는 S6K1의 후성유전학적 역할을 발견해낸 것으로, 이러한 후성유전학적 변화가 지방세포 분화와 관련된 유전자의 발현을 조절함으로써 지방세포의 수가 증가한다는 사실을 규명한 것이다. 이는 비만 예방 및 치료제 개발에 새로운 가능성을 제시하였을 뿐만 아니라 특히 소아비만의 대표적 양상인 지방세포 과다형성과 그로 인한 만성 대사질환의 치료 연구에 핵심적인 단초를 제공하였다.
○ 또한 세포질의 신호전달물질로만 알려져 있던 S6K1이 세포의 핵 내부에서 후성유전학적 변화를 통해 유전자의 발현을 직접적으로 조절한다는 사실을 세계 최초로 밝힌 연구이다.

□ 한정환 교수는 “비만 치료제 개발에 있어 지방세포 분화의 원리를 밝히는 것은 매우 중요하다. 이번 연구는 S6K1이 지방세포 분화를 조절한다는 사실을 규명하여, 비만치료에 새로운 이정표를 제시하였다. 특히 소아비만 및 그로 인한 만성대사질환의 예방 및 치료제 개발에 핵심 단초를 제공하였다.”고 연구 의의를 밝혔다.

자세한 내용은 붙임을 참고하시기 바랍니다.

“이 자료는 미래창조과학부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”

<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>

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