우리가 흔히 아는 지방 덩어리는 백색 지방세포다. 잉여 영양분을 세포 안에 축적해 살이 찌게 만드는 주범이다. 반면 영양분을 태워 없애는 착한 지방세포도 있다. 바로 갈색 지방세포다. 국내 연구진이 백색지방을 갈색지방으로 바꿀 수 있는 방법을 찾아냈다.
UNIST(총장 이용훈) 생명과학과 고명곤 교수팀은 TET 단백질을 억제하면 백색 지방세포가 갈색 지방세포화 되고 기존 갈색 지방세포는 더 활성화돼 열량 소비를 촉진하고 비만을 막을 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 전북대 안정은 교수팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 미국립과학원회보(PNAS)에 23일(현지시각)자로 공개됐다.
그림1. TET 발현 억제 생쥐에 고지방식을 먹인 실험 결과
실제 지방조직에서 TET 단백질 발현이 억제된 생쥐는 고지방식을 먹여도 지방세포의 크기가 커지지 않고 체중 증가가 억제됐으며, 인슐린 저항성, 고지혈증, 지방간 등 대사질환 관련 지표가 모두 좋아졌다. 고 교수팀은 비만 생쥐의 지방조직에서 TET 단백질이 과다하게 발현돼있다는데서 착안해, 이 같은 실험을 했다.
제1 저자인 변성준 대학원생은 “TET 단백질 결손으로 베타3 아드레날린 수용체의 발현이 증가하고, 활성화돼 나타나는 결과”라고 설명했다. 베타3 아드레날린 수용체는 뇌에서 내려온 신호를 전달해 지방세포가 영양분을 태워 열을 내도록 매개하는 물질이다.
그림2. TET 단백질에 의한 베타3 아드레날린 수용체 발현 조절 원리와 이를 억제한 대사질환 치료 전략 모식도
TET 단백질의 구체적 역할도 분자 수준에서 밝혀냈다. TET 단백질은 유전자 발현을 억제하는 효소와 직접 결합해, 이 효소를 베타 3 아드레날린 수용체 유전자 영역까지 안내하는 길잡이 역할을 한다.
연구를 주도한 고명곤 교수는 “TET 단백질의 작용원리를 이용해 신체 에너지 소비를 극대화할 수 있는 비만·대사질환 등의 치료 전략을 제시한 중요한 과학적 발견”이라며 “뇌 신경에 직접 작용해 식욕을 억제하거나, 소화 흡수를 방해하는 방식을 대체할 수 있는 비만 치료제 개발의 전기가 될 것”으로 기대했다.
갈색지방 세포를 활성화하거나 백색지방을 갈색지방세포화 하는 방식은 비만 치료제 개발의 새로운 표적이 되고 있다. 고 교수팀도 이 결과를 기반으로 TET 단백질의 발현과 활성을 조절해 비만, 당뇨 등 대사질환을 치료할 수 있는 혁신 신약 개발 연구를 진행하고 있다.
한편, 이번 연구는 DNA 메틸화를 조절하는 TET 단백질이 히스톤 단백질 탈아세틸화에도 관여한다는 사실을 새롭게 밝힌 연구이기도 하다. DNA 메틸화나 히스톤 단백질 탈아세틸화는 타고 난 유전자인 DNA 염기서열을 변하지 않으면서도 유전자 발현이 조절되는 후성유전학적(epigenetic) 현상이다.
연구수행은 한국연구재단, 기초과학연구원(IBS), UNIST의 지원을 받아 이뤄졌다.
