과학자들은 세포 에너지를 극대화하는 영양소를 발견했습니다.

육류나 콩류와 같은 식품에서 발견되는 필수 아미노산인 류신은 주요 미토콘드리아 단백질의 분해를 막아 미토콘드리아의 에너지 생성을 직접적으로 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 출처: Shutterstock

미토콘드리아는 세포 내부의 작은 구조물로, 신체가 움직이고, 성장하고, 건강을 유지하는 데 필요한 에너지를 생성합니다. 에너지 요구량은 끊임없이 변화하기 때문에 미토콘드리아는 그에 맞춰 끊임없이 활동을 미세하게 조절해야 합니다. 이러한 적응력은 세포에 공급되는 영양소에 따라 부분적으로 달라집니다. 그러나 최근까지 과학자들은 영양소가 이러한 에너지 조절 과정에 어떻게 영향을 미치는지 완전히 이해하지 못했습니다.

쾰른 대학교 유전학 연구소와 CECAD 노화 연구 우수 클러스터의 토르스텐 호페 교수가 이끄는 연구팀은 아미노산인 류신이 미토콘드리아 기능을 강화하는 새로운 생물학적 경로를 밝혀냈습니다. 연구 결과에 따르면, 류신은 중요한 미토콘드리아 단백질을 안정화시켜 미토콘드리아의 에너지 생성 능력을 향상시킵니다. "류신은 미토콘드리아 호흡을 조절하기 위해 미토콘드리아 외막 단백질의 분해를 억제한다"라는 제목의 이 연구는 Nature Cell Biology 에 게재되었습니다 .

류신이 에너지 생산을 지원하는 방식

류신은 필수 아미노산 중 하나로, 음식을 통해 섭취해야 합니다. 단백질 합성의 핵심 성분으로, 육류, 유제품, 콩, 렌틸콩과 같은 단백질이 풍부한 식품에 풍부하게 함유되어 있습니다. 연구진은 류신이 미토콘드리아 외막에 있는 특정 단백질의 분해를 방지하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다. 이 단백질들은 다른 대사 분자를 미토콘드리아로 운반하여 에너지를 생성하기 때문에 매우 중요합니다. 류신은 이러한 단백질을 보존함으로써 미토콘드리아가 더욱 효율적으로 작동하도록 돕고, 결과적으로 세포 내 에너지 생성을 증가시킵니다.

"세포의 영양 상태, 특히 류신 수치가 에너지 생성에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 발견하고 매우 기뻤습니다."라고 이 연구의 제1저자인 키아오추 리 박사는 말했습니다. "이 메커니즘은 세포가 영양분이 풍부한 시기에 증가하는 에너지 수요에 신속하게 적응할 수 있도록 합니다."

이 연구는 또한 SEL1L이라는 단백질이 이 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈습니다. SEL1L은 결함이 있거나 잘못 접힌 단백질을 식별하고 제거하는 세포 품질 관리 시스템의 일부입니다. 류신은 SEL1L의 활성을 감소시켜 미토콘드리아 단백질 분해를 감소시키고 미토콘드리아 기능을 향상시키는 것으로 보입니다. 리 박사는 "류신과 SEL1L 수치를 조절하는 것이 에너지 생성을 촉진하는 전략이 될 수 있습니다."라고 말했습니다. "하지만 신중하게 진행하는 것이 중요합니다. SEL1L은 또한 장기적인 세포 건강에 필수적인 손상된 단백질의 축적을 막는 데 중요한 역할을 합니다."

건강과 질병에 대한 더 광범위한 의미

연구진은 연구 결과의 더 광범위한 영향을 알아보기 위해 모델 생물인 예쁜 꼬마선충 (Caenorhabditis elegans) 에서 이 과정을 연구했습니다 . 류신 대사 장애가 미토콘드리아 기능을 손상시키고 심지어 생식 문제를 유발할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 연구진은 인간 폐암 세포를 검사한 결과, 류신 대사에 영향을 미치는 특정 돌연변이가 실제로 암세포 생존에 도움이 된다는 사실을 발견했으며, 이는 향후 암 치료 전략에 중요한 요소임을 시사합니다.

이러한 발견은 우리가 섭취하는 영양소가 단순히 신체에 에너지를 공급하는 것 이상의 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 즉, 세포 내 에너지 생성 방식에 적극적으로 영향을 미칩니다. 류신이 미토콘드리아 대사에 미치는 영향을 밝혀냄으로써, 이 연구는 암과 대사 장애를 포함하여 에너지 생성 감소와 관련된 질환에 대한 잠재적인 새로운 치료 표적을 제시합니다.

본 연구는 CECAD의 일환으로 독일 우수 연구 전략(German’s Excellence Strategy)과 독일 연구 재단(DFG)의 지원을 받는 여러 협력 연구 센터의 지원을 받았습니다. 유럽 연구 위원회(ERC Advanced Grant)의 "단백질 품질 관리-분해의 세포 전략"(CellularPQCD) 연구비 지원과 알렉산더 폰 훔볼트 재단의 추가 연구비가 지원되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251102205014.htm