KAIST와 연세대 공동 연구팀이 세포가 영양분을 감지해 성장 신호를 활성화하는 핵심 원리를 규명했다. 암세포의 비정상적인 성장 신호를 보다 선택적으로 차단할 수 있는 새로운 항암 치료 표적을 제시한 연구다.

KAIST는 화학과 박희성·강진영 교수 연구팀이 연세대 김성훈 교수 연구팀과 함께 세포 성장과 증식을 조절하는 단백질 mTORC1이 활성화되는 과정을 밝혀냈다고 26일 밝혔다.

mTORC1은 세포에 영양분이 충분하면 성장과 단백질 합성, 에너지 대사를 촉진하지만 과도하게 활성화되면 암세포 증식을 유도한다. 그동안 항암제 개발의 주요 표적으로 꼽혀 왔지만, 영양 신호가 mTORC1으로 전달되는 과정은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 단백질 합성에 관여하는 복합체 MSC가 영양 상태를 감지해 성장 신호를 전달하는 역할을 한다는 사실을 확인했다. 특히 MSC에 포함된 LARS1 단백질이 영양분이 충분할 때 복합체에서 분리돼 mTORC1을 활성화하는 핵심 ‘분자 스위치’ 역할을 하는 것으로 나타났다.

극저온 전자현미경 분석 결과 LARS1은 영양 신호를 받으면 구조가 변해 MSC에서 분리됐고, 활성화 상태를 모방한 단백질에서도 mTORC1 활성이 크게 증가했다. 연구팀은 이를 통해 LARS1이 영양 신호를 세포 성장 신호로 바꾸는 핵심 조절 인자임을 입증했다.

연구팀은 이번 성과가 mTORC1 자체를 억제하는 기존 방식 대신 성장 신호가 시작되는 초기 단계를 선택적으로 차단하는 차세대 항암 치료 전략으로 이어질 수 있을 것으로 기대했다.

강진영 교수는 “영양 신호가 세포 성장 신호로 전환되는 과정을 구조적으로 규명했다”며 “암세포의 비정상적인 성장 신호를 보다 정밀하게 차단하는 치료 전략 개발로 이어지길 기대한다”고 말했다.

박희성 교수는 “세포의 영양 감지와 성장 신호 전달 과정을 분자 수준에서 밝혀 차세대 항암제 개발의 기반을 마련했다”고 말했다.

이번 연구에는 KAIST 화학과 김유진 박사가 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월 11일자 온라인판에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구지원사업, 미래의료혁신대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.