KAIST, IT·BT 융합연구로 심장질환 발생 근본원인 규명

【대전=뉴시스】이시우 기자 = 국내 연구진이 융합연구를 통해 심부전 등 심장질환의 근본적인 발생 원인을 규명해냈다.

 KAIST는 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수와 GIST 생명과학부 김도한 교수 연구팀이 심장근육 세포 내 베타수용체(β-adrenergic receptor) 신호전달경로에 의해 조절되는 심근세포의 생사(生死) 원리를 밝히는데 성공했다고 25일 밝혔다.

 베타수용체는 심장 근육세포의 세포막에 존재하는 단백질로 심장 기능의 항상성을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있지만 근본 원리는 알지 못했다.

 연구팀은 수학 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션, 분자 세포생물학 실험기법 등 IT(정보기술)와 BT(생명과학)를 융합한 시스템 생물학을 통해 기존 연구에서 한걸음 더 나갔다.

 연구팀은 심근세포의 생존에 관여하는 신호전달분자(ERK)와 사멸에 관여하는 신호전달분자(ICER) 신호전달경로가 매개하는 회로가 핵심 분자스위치임을 밝혀냈다.

 약한 베타수용체의 자극에 대해서는 ERK 신호전달경로가 활성화되고 이로 인해 세포생존 촉진에 핵심적인 역할을 하는 신호전달분자(Bcl-2) 단백질의 발현량이 증가돼 심근세포의 생존이 촉진된다는 것이다.

 반면 강한 베타수용체의 자극에 대해서는 ICER 신호전달경로가 활성화되고 Bcl-2 단백질의 발현량이 감소하게 돼 심근세포가 사멸된다.

 이번 연구로 심장 근육세포 내 베타수용체 신호전달경로의 자극 세기에 따라 세포 생사의 근본 원리를 규명함에 따라 심부전 등 다양한 심장질환 치료 개발에 도움을 줄 것으로 기대된다.

 KAIST 조광현 교수는 "시스템생물학 연구를 통해 지금껏 밝혀지지 않았던 베타수용체 신호전달경로에 의해 조절되는 상반된 심근세포운명의 원리를 규명할 수 있었다"며 "앞으로 심근세포 운명의 제어에 관한 연구를 통해 심부전 등 다양한 심장질환 치료에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

 한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 바이오·의료기술개발사업과 중견연구자지원사업(도약/전략연구) 및 시스템생물학인프라구축사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 네이처(Nature) 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications/IF 10.742)에 게재됐다. (논문제목:The switching role of β-adrenergic receptor signalling in cell survival or death decision of cardiomyocytes)

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