신소재공학부 원병묵 교수 연구팀, 성장기 새치 생성 유도하는 유전자 발견
- 성장기 새치 생성 유도에 관여하는 ‘식물 설탕 운송 막단백질’
▲ (왼쪽부터) 소피아 브리토 박사(성균관대), 허효진 박사(아주대), 빈범호 교수(아주대), 원병묵 교수(성균관대)
인간은 누구나 나이가 들면 정도의 차이가 있지만 흰머리가 하나, 둘 늘어난다. 주요 원인으로 멜라닌 형성세포(Melanocyte)의 활성 감소와 노화에 따른 세포 사멸 등이 지목되고 있다. 하지만 어떤 사람은 유전적 요인으로 인해 상대적으로 젊은 시기부터 흰머리가 나기 시작하며 일부 사람들은 성장 과정 중에도 흰머리가 확인된다. 하지만 이러한 조기 새치 생성 원인은 전혀 알려진 바가 없으며 관련 유전자도 지금까지 보고된 바 없다.
신소재공학부 연성물질물리연구실(지도교수 원병묵 교수)의 박사후연구원 소피아 브리토 박사는 인간 유전체에서는 확인되었으나 그 기능이 알려지지 않았던 식물 설탕 운송 막단백질들에 관심을 가졌다. 연구팀은 아주대학교 생명과학대학 항노화 연구실(아주대 빈범호 교수), 허효진 박사와 공동 연구를 거듭한 끝에 우연히 성장기 새치 생성 유도에 관여함을 발견하였다.
동정된 Slc45a4 유전자는 식물에 널리 존재하는 설탕 운송 막단백질을 코딩(Coding) 하고 있다. 이 유전자가 결핍된 마우스는 태어나서 성장기에 들어서면 갑작스럽게 새치가 늘어난다. 하지만, 성장기가 끝난 시점에는 본래의 색깔의 털들도 대체된다. 이 독특한 현상은 Slc45a4 유전자가 결핍되면 배아 발달과정의 신경능선(Neural crest)에서 멜라닌모세포(Melanoblast)가 적절히 분열할 수 없어 성장기에 필요한 멜라닌 형성세포의 숫자가 부족하여 일어나는 일시적 현상으로 추정되고 있다. 그렇다면 어떻게 멜라닌 형성세포의 숫자가 부족하게 되었을까? 그리고, Slc45a4 유전자가 결핍되면 신경 발달에도 문제가 있지 않을까? 아직까지 그에 대한 명확한 매커니즘을 발견하지 못했지만, Slc45a4 유전자가 번역되어 만들어진 단백질이 과당을 운반할 수 있음이 시사되어 과당이 신경능선에서 에너지원으로 사용되어 신경유래 세포들의 분열을 돕고 있을 수 있다.
원병묵 교수는 “현재 뇌에 존재하는 두 개의 Slc45a 계열 유전자들을 제거한 마우스(실험용 쥐)가 제작되었고, 행동학적 이상 징후가 보여서 뇌에서 포도당 이외의 새로운 에너지원으로써 과당의 가능성이 대두되었다. 이를 함께 연구할 공동 연구를 진행할 곳을 찾고 있으며, 향후 이 난문이 해결되길 기대한다”고 밝혔다.
논문의 제1저자인 소피아 브리토 박사는 현재 피부과학과 연성물질물리를 접목한 새로운 연구 분야를 개척하고 있으며 피부노화 및 질환을 억제하거나 완화하기 위한 생체적합 물질을 개발하여 국제 특허를 출원하는 등 활발한 연구 활동을 이어가고 있다.
이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 대학중점연구소사업의 지원을 받아 수행되었으며 연구결과는 피부과학 분야의 세계적인 학술지 ‘저널 오브 인베스티게이티브 더마톨로지(Journal of Investigative Dermatology)’에 지난 3월 게재되었다.
※ 저널: Journal of Investigative Dermatology (JCR 피부과학 상위 7.9% 저널)
※ 제목: The Slc45a4 Gene Regulates Pigmentation in a Manner Distinct from that of the OCA4 Gene Slc45a2
※ DOI: https://doi.org/10.1016/j.jid.2023.08.027
※ 제1저자: 소피아 브리토(Sofia Brito) 박사
※ 지도교수: 원병묵 교수
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