세포 내에서 튜불린 단백질의 총량이 어떻게 일정하게 유지되는지를 둘러싼 오랜 난제에 대해 국내 대학 연구진이 해답을 제시했다.

숙명여대 약학대학 김용기 교수 연구팀은 튜불린 자가조절의 핵심 축으로 CARM1-PI3KC2α 신호축을 규명했다고 16일 밝혔다.

튜불린은 세포 형태 유지와 물질 수송, 세포분열에 필수적인 단백질로, 농도의 미세한 변화만으로도 세포 기능 이상과 질환을 유발할 수 있다. 그럼에도 튜불린의 세포 내 항상성 유지 원리는 40여년간 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 튜불린 mRNA가 번역과 동시에 선택적으로 분해되는 ‘공번역적 mRNA 분해’ 과정에 주목했다. 이 과정이 TTC5와 CARM1-PI3KC2α 신호축에 의해 정밀하게 제어되며, 튜불린 과잉 축적을 막는다는 점을 확인했다.

특히 단백질 번역과 리보솜 품질 관리, 번역 후 단백질 수식이 하나의 통합된 조절 네트워크로 작동한다는 점을 규명했다. CARM1이 히스톤 메틸화 효소 역할을 넘어 세포질에서 튜불린 항상성을 직접 조절하는 핵심 인자임을 제시한 것도 이번 연구의 성과다.

연구팀은 액틴 단백질이 튜불린과는 다른 방식의 자가조절 전략을 사용한다는 점도 함께 밝혔다. 이는 세포골격 단백질마다 서로 다른 조절 회로가 존재함을 보여준다.

김용기 교수는 “오랫동안 규명되지 않았던 튜불린 자가조절 메커니즘을 체계적으로 정리했다”며 “암과 신경퇴행성 질환 연구에 중요한 단서를 제공할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 생화학·분자생물학 분야 국제학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’에 게재됐다.