[대학저널 유제민 기자] 전남대학교(총장 지병문) 생명과학기술학부 최흥식 교수 연구팀이 간의 전사* 조절 물질인 이알알감마(ERRγ) 단백질**의 당 수식화 과정이 체내 혈당 조절에 영향을 미치는 핵심 메커니즘이라는 사실을 규명했다.
* 전사: DNA에 존재하는 정보를 RNA로 전환하는 과정으로, DNA를 주형으로 해 이와 상보적인 RNA를 생성하는 과정
** 이알알감마(ERRγ)단백질: 고아핵수용체 중의 하나. 핵수용체는 호르몬(리간드)와 결합해 활성화돼 수용체 스스로 전사조절 인자로서 작용, 유전자의 발현을 조절한다. 결합하는 리간드가 밝혀지지 않은 경우 고아핵수용체(orphan nuclear receptor)라고 불린다.
당 수식화는 세포 내에서 합성된 단백질이 특정 효소에 의해 탄수화물과 결합하는 과정을 말한다. 단백질은 인체에 흡수되면 제 기능을 하기 위해 형태가 바뀌어야 하는데, 이 때 당 수식화로 인해 적정 형태가 되어 제 기능을 한다. 또한 췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤*은 음식물 섭취에 의한 혈당변화에 따라 간에서의 포도당을 생성·억제함으로써 체내 혈당 조절을 한다.
* 인슐린과 글루카곤(Insulin and Glucagon): 인슐린은 식후 췌장의 베타세포에서 분비되는 생체호르몬으로 간에서 포도당 생성을 억제해 혈당을 조절한다. 반면 글루카곤은 절식 상태가 계속될 경우 췌장의 알파세포에서 분비되는 생체호르몬으로 간에서 포도당 생성을 촉진해 정상 혈당을 유지한다.
그러나 이처럼 생체 호르몬의 분비를 통한 혈당 조절 기전이 잘 알려진 것에 비해 특정한 단백질의 당 수식화 과정을 통한 혈당 조절 기전은 잘 알려지지 않았다.
ERRγ단백질은 음식물 섭취로 인한 혈당변화에 따라 발생량이 조절됨으로써 정상 혈당을 유지하는데, 최흥식 교수팀은 이번 연구에서 ERRγ가 당 수식화 과정을 통해 간의 포도당 생성과 억제에 영향을 미쳐 체내 혈당을 조절한다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것이다.
이는 정상 혈당을 유지하기 위해 ERRγ의 발생과 ERRγ 당 수식화가 동시에 일어나는 것을 의미한다.
즉, 음식을 먹지 않은 상태에서 혈당이 떨어질 경우 ERRγ이 많이 발생돼 부족한 단백질이 채워져 혈당이 올라간다. 또한 동시에 ERRγ의 당 수식화가 일어나서 ERRγ이 분해되는 것을 막아 혈당이 올라간다. 반면 음식을 섭취한 상태에서 혈당이 높아질 경우 ERRγ의 발생이 억제되며 ERRγ의 당 수식화가 일어나지 않으므로 단백질이 분해가 돼 혈당이 낮아진다.
이는 당 수식화가 일어날 때 ERRγ와 함께 발생되는 당 수식화 효소(OGT)*가 ERRγ를 분해하지 않도록 작용하기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.
이와 관련, 연구팀은 이번 연구에서 ERRγ가 과다 발생됐으나 음식을 먹지 않은 상태에서도 당 수식화가 일어나지 않는 돌연변이 현상을 쥐를 통해 밝혀냈다.
* 당수식화효소(OGT, O-GlcNAc transferase): 당 수식화 과정을 촉진시키는 효소. 당 수식화가 일어날 때 세포 안에서 ERRγ와 함께 발현된다.
비정상적으로 ERRγ의 당 수식화가 지속되면 간에서의 포도당 생성이 지속됨으로써, 혈당을 낮추기 위해 분비되는 인슐린 조절 기능에 문제가 발생할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
최흥식 교수는 "인슐린 저항성이 원인인 제2형 당뇨병과 대사질환은 세포 내 ERRγ단백질의 당 수식화가 정상적으로 조절되지 않아 나타난다"며 "따라서 ERRγ단백질의 전사활성을 조절하는 물질이 추후 인슐린 저항성을 개선하는 신약후보 물질이 될 수 있다"고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 리더연구자지원사업의 지원을 통해 이뤄졌으며, 결과는 미국 당뇨병학회가 발행하는 내분비학·대사 분야 과학 학술지 '다이아비티스(Diabetes)' 10월호에 게재됐다.
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