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지방세포 분화과정서 유전자 번역-대사 상호작용 규명
국내 연구진이 지방세포 분화 과정에서 유전자 번역과 세포 대사가 밀접하게 상호작용한다는 사실을 규명해 대사질환 치료 전략 수립에 중요한 단서를 제시했다.
광주과학기술원(GIST) 조준 교수와 순천향대학교 이미혜 교수 공동연구팀은 24일, 다중체 분석 기법을 통해 유전자 번역과 세포 대사 간 상호조절 메커니즘을 세계 최초로 밝혀냈다고 발표했다.
이번 연구는 전사체(transcriptome), 번역체(translatome), 단백체(proteome)를 통합해 분석한 결과다.
연구팀은 지방세포가 분화하는 과정에서 미토콘드리아 내 단백질 번역 조절이 어떻게 달라지는지를 집중 분석했다.
미토콘드리아는 에너지 생성의 중심 기관이며, 산화적 인산화 복합체 I~V로 구성돼 있다.
분석 결과, 복합체 I, III, IV, V를 구성하는 유전자들은 지방세포 분화 중 번역이 억제되지만, 복합체 II는 제외돼 상대적으로 비율이 증가했다.
이는 열 생성 기능을 가진 베이지 지방세포가 자신의 대사 특성에 맞춰 미토콘드리아 복합체 조합을 조절한다는 점을 시사한다.
또한 연구팀은 지방세포 분화 시 글루탐산(glutamic acid)의 감소로 인해 특정 단백질들의 번역이 억제된다는 사실도 확인했다.
글루탐산을 소모해 글루타민을 합성하는 유전자의 발현이 증가하고, 이로 인해 글루탐산 유전부호를 가진 mRNA에서 리보솜이 정체되며 단백질 합성이 억제됐다.
이 정체 현상은 세포골격 관련 단백질의 생성량을 줄이고, 지방세포의 분화를 촉진하는 방향으로 작용한다.
조준 교수는 “지방세포 분화 과정의 대사 물질이 유전자 번역 조절에 직접 관여할 수 있다는 가능성을 분자 수준에서 실험적으로 입증한 첫 사례”라 말했다.
그는 이를 “대사와 번역 조절이 능동적으로 서로 관여한다는 점을 보여준 것”이라고 평가했다.
공동연구를 이끈 이미혜 교수는 “이번 연구는 전사 단계뿐 아니라 번역 단계에서도 정교한 유전자 조절이 일어난다는 점을 확인해, 지방세포 분화의 다층적 조절 구조를 규명한 데 의미가 있다”고 강조했다.
이 연구는 한국연구재단 기초연구사업, GIST-전남대병원 공동과제 등 여러 연구기관의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 2025년 4월 9일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 온라인 게재됐다.
신혜연 (karung2@sabanamedia.com) 기사제보