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우리 몸의 에너지 대사 조절 스위치를 찾다LARS1 효소가 통합형 대사조절 스위치 역할을 하고 있음을 규명
조충연 기자  |  dw@doctorw.co.kr
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승인 2019.11.29  12:02:16
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▲ 우리 몸의 에너지 대사 과정과 LARS1
LARS1은 우리 몸에서 아미노산을 이용해 에너지를 발생시키는 중요한 스위치로 작용하고 있음
   
▲ LARS1 효소의 역할
LARS1은 스위치 기능을 통해 아미노산이 근육 등 신체의 구성 요소로 활용되게 하거나 탄수화물로 전환해 에너지 수준을 높일 수 있도록 함
   
▲ LARS1 효소와 질병 치료제 개발
LARS1의 이러한 기능은 암, 근무력증, 뇌전증과 같은 다양할 질환 치료제의 타깃으로 활용 가능하다는 것을 시사함

(재)의약바이오컨버젼스연구단 김성훈 단장과 연세대학교 한정민 교수 등이 공동연구를 통해 LARS1(leucyl-tRNA synthetase 1) 효소가 아미노산과 탄수화물의 세포 내 수준을 인식해 단백질 합성과 에너지 생산의 균형을 이루는 통합형 대사조절 스위치의 역할을 하고 있음을 규명하였다고 과학기술정보통신부가 밝혔다.

아미노산은 단백질을 구성하는 기본 영양소로서 우리 몸을 구성하는 가장 중요한 구성 성분이지만 몸의 에너지 수준이 낮아지면 에너지를 발생시키는 연료로도 사용된다. 하지만 아미노산이 몸의 에너지 수준을 어떻게 감지해 이러한 전환이 일어나는 지에 대해서는 아직 밝혀지지 않았다.

연구단은 2012년 LARS1이 세포 내 아미노산 중 하나인 류신 (leucine)을 감지해 단백질합성과정을 활성화하는 스위치로서 작동한다는 사실(논문명 Leucyl-tRNA Synthetase Is an Intracellular Leucine Sensor for the mTORC1-Signaling Pathway)을 발견해 Cell지에 발표한 바 있다.

지난 연구에서는 LARS1의 스위치가 류신에 의해 ‘On’된다는 것은 밝혔으나 어떻게 ‘Off’되는지는 밝혀내지 못했었다. 본

이번 연구는 그 질문을 해결하기 위한 후속 연구의 결과로서 LARS1의 아미노산 스위치 기능이 우리 몸의 에너지 상태에 따라 ‘On-Off’될 수 있다는 사실을 추가로 규명했다. 즉 LARS1가 세포의 에너지원인 ATP의 수준을 감지해 아미노산인 류신의 대사의 방향을 조절하는 통합적인 기능을 할 수 있다는 사실을 새롭게 규명한 것이다.

에너지의 대사 과정은 당뇨, 비만 등의 대표적인 대사성 질환뿐 아니라 암, 신경질환, 면역질환과도 밀접하게 연관돼 있어 신약개발 연구 분야에서도 매우 활발하게 연구가 되고 있다.

LARS1 단백질의 이와 같은 기능은 관련 주요 질환에 대한 신기전 치료제 개발에 중요한 타겟이 될 수 있다는 가능성을 제시하는 것으로, 연구단은 이같은 가능성을 바탕으로 현재 LARS1을 타겟으로 해 항암제 (Nature Communications 2018년 발표), 근무력증 치료제(Journal of Clinical Investigation 2019년 발표, 미국 일리노이대 연구팀 공동 연구), 뇌전증 치료제 등과 같은 다양한 질환 치료제를 개발 중에 있다.

김성훈 연구단장은 “이번 성과는 LARS1 효소가 우리 몸에서 에너지와 아미노산의 대사를 통합적으로 조절하는 중요 효소임을 밝혀낸 성과”라고 하면서 “LARS1 효소가 당뇨병, 비만과 같은 대표적인 대사조절 질환뿐만 아니라 암, 신경, 근육 관련질환의 치료제 개발 타깃으로 유용하게 활용될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 세계적 원천기술 확보를 위해 추진하는 글로벌프론티어사업의 지원으로 이루어졌으며, 과학기술분야 학술지 Science 지(IF 41.063)에 2019년 11월 29일 논문명 ‘ Glucose-dependent control of leucine metabolism by leucyl-tRNA synthetase 1’으로 온라인 게재됐다.

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