당뇨병 치료제 개발 ‘청신호’

작성자
생명과학연구원
작성일
2009-12-29 00:00
조회
137
당뇨병 치료제 개발 ‘청신호’
염증조절 유전자 발견 및 당뇨병과의 상관관계 규명
2009년 12월 23일(수)

국내 연구팀이 국제 공동 연구를 통해 염증조절 유전자를 발견하고, 당뇨병과의 상관관계를 규명해 화제다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 22일 세포치료제연구센터 최인표 박사팀이 스위스 연구팀과 공동연구를 통해 염증을 조절하는 유전자를 발견했다고 밝혔다. 연구팀은 또한 염증과 당뇨병과의 상관관계도 규명해 관련 연구에 큰 발전이 기대된다. 이 연구는 교과부가 지원하는 글로벌연구실(GRL)사업의 일환으로 진행됐으며, 연구결과는 12월 21일자 Nature Immunology에 발표됐다.

▲ 염증과 당뇨병의 관계. Metabolic stress 등에 의해 체장세포가 자극을 받아 염증싸이토카인 (IL-1)을 분비하여 베타세포의 기능을 조절하여 인슐린 분비 등의 이상을 야기한다. IL-1 생산을 저해함으로 glucose의 양을 억제할 수 있다. 

염증과 당뇨병 조정 유전자 발견

그간 염증반응과 당뇨병은 밀접한 관계를 가지고 있는 것으로 알려지고 있었다. 연구팀은 염증과 당뇨병를 동시에 조절할 수 있는 두 개의 유전자를 찾았고, 이들의 역할을 규명했다. 이 두 개의 유전자가 세포내에서 결합을 통해 염증과 인슐린을 생성하는 베타세포의 기능을 조절하는 것이 새로이 밝혀졌다.

염증반응은 우리 몸의 여러 기능을 조절하며 최근에는 암, 당뇨 등 많은 질환에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 염증반응을 조절하는 중요한 인자는 염증 싸이토카인(cytokine) 들로써, 이들 싸이토카인들은 여러 면역세포들에서 발현되며 우리 몸의 중요한 기능을 조절하는 중요한 단백질들이다. 이들 중 IL-1은 가장 먼저 밝혀진 염증 싸이토카인으로 가장 중요한 염증조절 인자이다. IL-1은 전구체 IL-1 상태로 세포 안에 저장돼 있다가 염증신호가 오면 잘려져서 활성을 갖는 IL-1으로 만들어진 후 세포 밖으로 나가 여러 기능을 조절한다.

염증신호를 받아 IL-1 분비를 조절하는 단백질들이 세포 내에 있는데 이들을 inflammasome (염증조절결합체)라고 부른다. 이 염증조절결합체는 여러 단백질이 결합이 되어있고, 핵심이 되는 단백질이 NLRP3이다. NLRP3 유전자가 결핍이 되면 IL-1 분비가 문제가 생긴다.

▲ 인슐린에 의한 VDUP1의 발현 억제. 베타세포를 높은 농도의 glucose로 처리하면 VDUP1의 발현이 증가하고 인슐린을 처리하면 억제된다. 베타세포에서 VDUP1의 발현으로 보아 기능조절에 중요한 역할을 수행함을 알수 있다. 

VDUP1-NLRP3 결합체, 염증 조절에 중요한 역할

연구팀은 염증조절결합체를 이루는 새로운 유전자를 밝혔는데, 이 유전자가 TXNIP(VDUP1)이다. VDUP1은 NLRP3과 결합하며 두 단백질이 IL-1 분비에 중요한 역할을 함을 규명했다. 즉 두 유전자중 하나만이라도 결핍이 되면 IL-1 분비와 염증반응이 문제가 됨을 새로이 규명했다.

또한 연구팀은 염증과 당뇨병이 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 최근 IL-1의 저해제를 처리하면 고혈당증이 억제됨과 당뇨병 환자에서 VDUP1이 증가됐음이 보고됐고, VDUP1 유전자가 결핍이 된 생쥐에서는 혈중 포도당이 떨어져 있음이 관찰됐다.

연구팀은 포도당을 처리하면 체장세포에서 VDUP1이 증가되고 인슐린의 처리에 의해 감소됨을 관찰했으며, VDUP1과 NLRP3가 결핍이 된 췌장세포에서는 포도당에 의한 IL-1 분비가 현격히 감소됐음을 밝혀냈다. 연구팀은 또한 인슐린을 처리하면 베타세포에서 포도당에의한 VDUP1의 발현을 억제하고 IL-1 생산이 억제되는 것도 확인됐다. 즉, VDUP1-NLRP3 결합체가 베타세포에서의 포도당에의한 IL-1 생산, 염증조절에 중요한 역할을 함을 규명한 것이다.

교과부 관계자는 “이번 연구결과는 염증과 당뇨병 질병의 치료제를 개발하는데 중요한 기반이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

김청한 기자 | chkim@kofac.or.kr

저작권자 2009.12.23 ⓒ ScienceTimes