단백질 품질의 핵심인 효소

유비퀴틴 선택적 언폴다제 p97/VCP라는 특수 효소는 세포 내부에서 변형되거나 과도한 단백질을 제거하는 주요 역할을 합니다. 이는 Nature Communications 저널에 게재된 새로운 연구의 핵심 결과입니다.

이 새로운 연구 결과는 수많은 병리학적 과정에 대한 더 나은 이해를 위한 토대를 마련합니다. 이 효소를 차단하면 단백질이 제대로 접히지 않고 응집체를 형성하게 되는데, 이는 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병과 같은 신경퇴행성 질환에 영향을 미칠 수 있음을 명확히 보여줍니다.

율리우스 막시밀리안 뷔르츠부르크 대학교(JMU) 바이오센터의 생화학자 알렉산더 부흐베르거 교수가 이끄는 팀이 이 연구를 담당했습니다. JMU 바이오센터의 베티나 바르샤이트 교수와 보스턴 하버드 의대의 J. 웨이드 하퍼 교수도 연구에 참여했습니다. 이 연구는 연구 교육 그룹 2243 "유비퀴틴화 이해: 분자 메커니즘에서 질병까지"의 일환으로 수행되었습니다.

단백질 품질을 제어하기 위한 복잡한 시스템

인간을 포함한 대부분의 생명체의 세포는 원칙적으로 아주 작은 단백질 공장과 같습니다. 세포 내부에서 끊임없이 새로운 단백질이 생성되고, 조립되고, 다른 곳으로 이동하고, 다시 분해됩니다. 작은 변화라도 심각한 질병으로 이어질 수 있으므로, 이러한 과정의 균형이 매우 중요합니다.

"이런 일이 일어나지 않도록 세포는 단백질의 품질을 조절하는 복잡한 시스템을 개발했습니다."라고 알렉산더 부흐버거는 설명합니다. 예를 들어, 세포는 어그레좀(aggresome)이라는 일종의 케이지에 뭉쳐 있는 단백질을 수집하고 분리할 수 있습니다. 그런 다음 이 케이지와 그 내용물을 여러 부분으로 분해하여 다양한 방식으로 분해하는데, 이 과정을 과학 용어로 어그레파지(aggrephagy)라고 합니다.

"어그레좀의 형성은 매우 자세히 연구되었지만, 단백질 함량과 분해 경로는 지금까지 충분히 규명되지 않았습니다."라고 생화학자는 말합니다. 최근 발표된 연구는 이러한 상황을 뒤집습니다. 부흐베르거와 그의 연구팀은 어그레좀의 분해에 여러 작용자가 필요하다는 것을 증명했습니다. 그중 가장 중요한 것은 유비퀴틴 선택적 언폴다제 p97/VCP인 것으로 밝혀졌습니다.

실험 결과, 특히 연구진이 이전에 p97/VCP를 차단했다면 어그레좀은 더 이상 분해되지 않고 파괴된다는 사실이 밝혀졌습니다. 연구팀은 "이는 어그레좀 제거에 있어 p97/VCP의 핵심 기능이 어그레좀을 더 작은 구성 요소로 분해하는 것임을 시사한다"고 결론지었습니다.

수많은 질병의 잠재적 원인

이 결과는 여러 측면에서 생의학적으로 유의미합니다. 한편으로는 p97/VCP 효소의 돌연변이가 특정 형태의 치매와 근위축성 측색경화증(ALS)과 같은 신경근육 퇴행성 질환을 유발합니다. 다른 한편으로는 파킨슨병 또한 세포 내 분해 과정의 이상으로 인해 발생할 수 있습니다.

파킨슨병의 특징 중 하나는 루이소체입니다. 이는 신경 세포 내부에 있는 둥근 봉입체로, 뇌 신경 세포의 대사를 방해하는 유해한 단백질 침전물을 포함하고 있습니다. 또한, 세포에 의해 더 이상 분해되지 않는 퇴화된 어그레좀(aggresome)일 수도 있습니다.

따라서 연구팀은 다음과 같이 결론지었습니다. "이번 연구 결과는 p97/VCP 효소의 돌연변이가 어그레솜의 분해를 방해함을 시사합니다. 이는 루이소체 형성 및 신경근 퇴행성 질환의 발병에 기여할 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250509122124.htm