BCAT1의 뼈세포 형성 및 항상성 조절 첫 확인
국제 저명 학술지에 논문게재
김양수 기자 = 뼈를 분해하는 파골세포의 대사 과정에 핵심역할을 하는 대사물질 효소가 국내 연구진에 의해 발견돼 향후 골다공증이나 퇴행성 골질환 등의 치료제 개발에 기폭제가 될 전망이다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 서울서부센터 황금숙 박사 연구팀이 이화여자대학교 이수영 교수 연구팀과 함께 파골세포의 분화를 촉진하는 대사물질인 분지사슬아미노산(branced-chain amino acid·BCAA)의 대사조절 효소를 세계 처음으로 발견했다고 31일 밝혔다.
뼈는 낡은 뼈를 파괴하는 파골세포(osteoclast)와 새 뼈를 만드는 조골세포(osteoblast)가 상호 작용해 항상성을 유지하지만 나이가 들면서 뼈의 파괴가 상대적으로 빨라지거나 뼈의 생성이 불충분한 하면 뼈에 구멍이 생겨 골밀도가 낮아지고 작은 충격에도 쉽게 부러질 수 있다. 이를 골다공증이라고 한다.
현재까지 뼈 항상성 유지에 중요한 파골세포의 분화과정에서 포도당 대사가 가속화된다는 것과 분화에 영향을 미치는 일부 대사물이 보고되긴 했으나 파골세포의 대사 관련 조절물질들에 대해선 정확히 알려진게 없다.
이번에 공동연구팀은 KBSI 서울서부센터에 설치된 800㎒ 핵자기공명분광기-질량분석기 시스템을 이용, 대사물질 분석을 통해 파골세포의 분화가 진행됨에 따라 세포 내 분지사슬아미노산이 증가하고 파골세포의 후기 분화단계에서도 분지사슬아미노산이 필요한 사실을 확인했다.
특히 파골세포 분화에는 분지사슬아미노산이 필요하지만, 이 중 '발린'이 가장 중요한 영향을 준다는 사실을 관찰했고 관련 효소 중 하나인 분지사슬아미노전달 효소1(BCAT1)이 파골세포의 분화를 촉진한다는 것도 밝혀냈다.
이에 따라 분지사슬아미노전달 효소1(BCAT1)이 줄어들면 분지사슬아미노산에 의한 대사 활성도 줄게 돼 파골세포의 성숙이 억제되는 결과를 초래할 수 있다.
기존 대부분의 골다공증 치료연구는 파골세포의 분화 또는 활성을 직접적으로 줄이는 데 중점을 뒀지만 이번 연구에선 대사 과정에 초점을 맞춰 분지사슬아미노전달 효소1(BCAT1)이 뼈세포 형성과 항상성을 조절할 수 있다는 것을 세계 최초로 규명해 냈다.
이로 향후 파골세포의 분화를 조절할 수 있는 골다공증 치료제 개발에 새로운 치료 표적을 확인하게 됐다.
연구결과는 생화학분야 국제 학술지인 'Experimental & Molecular Medicine'에 지난 6월 27일 게재됐다.(논문명:BCAT1 promotes osteoclast maturation by regulating branched-chain amino acid metabolism)
KBSI 황금숙 박사는 "이 연구는 파골세포의 대사물질 분석을 통해 골격질환의 잠재적인 치료표적을 발굴한 성과"라며 "연구원이 보유한 최첨단 선도연구장비 플랫폼을 활용해 난치성 및 대사성 질환 등의 진단 및 약물 개발 연구를 지속 확대해 나갈 계획"이라고 밝혔다.
이화여대 이수영 교수는 "뼈를 분해하는 파골세포의 대사과정에 핵심역할을 하는 대사 물질 효소가 발견돼 골다공증 치료제 개발에 중요한 전환점이 될 것"이라며 "분지사슬아미노전달 효소1과 분지사슬아미노산이 골세포 성숙과 뼈 대사를 조절하는 분자 메커니즘을 규명하는 후속 연구가 필요하다"고 말했다.
