홍삼의 사포닌 성분(Rg3)이 피부세포의 노화를 저해하는 작용기전을 국내 연구진이 규명했다.
이로써 노화연구 분야 새로운 치료제 개발 등에 탄력이 예상된다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 최종순 박사(부원장) 연구팀과 연세대 권호정 교수 연구팀이 공동으로 홍삼의 사포닌 Rg3가 자가포식을 유도, 노화된 인간피부 섬유아세포가 역노화(Rejuvenation)되는 현상을 발견하고, 이를 처음으로 분자수준에서 규명하는데 성공했다고 26일 밝혔다.
Rg3(진세노사이드)는 홍삼 등에 함유된 생리활성 물질로 종양억제 등 항암효능이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
그동안 홍삼에 다량 함유된 천연화합물인 사포닌 계열의 Rg3는 피부노화 방지에 효능이 있다고 알려져 기능성 화장품 등 개발에 활용돼 왔으며 실제 의약, 신약산업계에서 활용을 위해 분자수준의 정확한 작용기전 규명이 요구돼 왔다.
이에 앞서 공동연구팀은 지난해 노화의 지시자 역할을 하는 '노화연관 베타갈라토시다제(SAβGal)' 효소활성 실험을 통해 Rg3가 노화된 인간 피부세포에서 역노화를 일으키는 현상을 분석, 고려인삼학회지에 발표했다.
당시 연구팀은 세포가 노화되면 SAβGal 발현이 많아져 인공기질을 분해해 파란색을 띄나 Rg3를 처리하면 활성이 저해돼 색 변화가 현저히 줄어 젊은 세포 형태로 돌아가는 것을 확인했다.
이를 통해 Rg3가 피부 노화에 효과적인 개선 효과가 있음을 규명했으나 어떤 분자를 매개로 역노화를 일으키는지에 대한 작용기전은 확인치 못했다.
이번에 연구팀은 추가연구를 진행, 비수식 화합물의 표적단백질 결정법으로 구축한 '세포 열변화 분석기법(Cellular Thermal Shift Assay)'을 통해 Rg3가 세포 외막의 ORAI1이라는 칼슘이온 통로 단백질과 직접 결합해 자가포식을 유도, 역노화를 일으키는 것을 규명해 냈다.
노화가 진행되면 세포 내 불필요한 성분들이 쌓여 세포의 기능이 현저히 저하된다. 연구팀은 이런 노화 피부세포에서 Rg3는 칼슘이온 통로인 ORAI1 단백질과 결합해 칼슘신호를 세포내로 전달하고 이에 따라 자가포식이 활발히 일어나 세포 내 항산화 표적단백질의 발현을 증가시키는 신호전달이 활성화된다는 사실을 확인했다.
이번 공동연구 때 KBSI 연구팀은 노화된 쥐의 피부 세포에서 Rg3가 세포증식을 통해 노화를 억제하는 기능을 검증하는 분석을 수행했고, 연세대 연구팀은 피부 섬유아세포주를 통한 Rg3의 노화저해 활성관련 표적단백질 ORAI1의 규명과 이와 관련된 작용기전 분석을 진행했다.
연구결과는 국제학술지인 'Clinical and Translational Medicine' 온라인판에 지난 10일자로 게재됐다.(논문명:Activation of Ca2+-AMPK-mediated autophagy by ginsenoside Rg3 attenuates cellular senescence in human dermal fibroblasts, IF=11.492)
KBSI 최종순 박사는 "Rg3와 직접 결합하는 표적단백질을 탐색해 자가포식 활성기전을 해석한 점은 학연 공동연구의 모범사례로 꼽을 만하다"며 "향후 노화예방 및 질병치료에 관련된 한방 화합물 소재 확대에 공동연구의 시너지를 보여 줄 것으로 기대한다"고 밝혔다.
공동연구를 수행한 연세대 권호정 교수는 "사포닌 성분을 활용한 피부 노화관련 치료제 개발 가능성을 확인했다"면서 "유용한 천연화합물과 표적을 동시에 제시할 수 있는 신약개발 기반기술을 구축하고 이를 검증함에 있어 의미가 크다"고 말했다.
