심장질환(Cardiac disease)은 3대 성인병 중 하나로서 전세계적으로 치사율이 매우 높은 질환이며, 서구화된 생활습관과 인구의 고령화는 심장질환의 유병률을 급격히 증가시키고 있어 심장질환의 발병기전 연구를 통한 치료법 개발이 절실한 실정이다.

심장질환의 대부분은 자가 재생(Regeneration)을 하지 못하는 심근세포(Cardiomyocyte)가 외부의 자극에 대한 보정과정의 일환으로 심근세포를 늘이거나 크게 만드는 적응 현상인 ‘심장비대증’(Cardiac hypertrophy)이라는 병태생리학적 과정을 거친다.

본 연구에서는 히스톤 및 여러 단백질에 아르기닌 메틸화(arginine methylation)를 촉진시켜 번역 후 변형과정(post-translational modifications)을 일으키는 효소인 PRMT(Protein arginine methyl-transferase) 중 Type1 PRMT에 속하는 PRMT1을 마우스의 심장근육에서 특이적으로 결손 시켜 심장기능유지에서 PRMT1 의 역할을 연구하였다. 심장-특이 PRMT1이 결핍된 생쥐는 양심실의 확장과 수축기능장애가 동반되는 확장성 심근병증(Dilated cardiomyopathy)의 증세를 나타내며, 생후 2달이내에 심부전에 의해 조기사망에 이르게 되는 것을 바탕으로 PRMT1이 심장기능의 유지 및 생명유지에 필수적이라는 것을 알게 되었다.

특히 심장기능의 항상성 및 심근병증에 밀접한관계가 있는 CaMKII δ(Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II δ) 가 PRMT1이 결손된 심장에서 비정상적으로 활성화 되어있다는 결과를 통하여, PRMT1이 CaMKII δ 메틸화를 통해 활성억제를 유도한다는 것을 알게 되었다. 또한 CaMKII δ 의 활성억제를 통하여 PRMT1 결손에 의한 심근병증 증세를 완화할 수 있다는 결과를 통하여 심장 내 CaMKII δ 활성조절의 중요성을 검증하였다. 따라서 본 연구 결과는 PRMT1의 CaMKII δ 활성조절을 통한 심근병증 및 심부전 발병기전 제어에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

그림1. 심장 특이적으로 PRMT1 이 결손된 마우스가 심각한 확장성 심근병증을 동반하며 2달 내에 사멸한 것을 근거로(a, b), PRMT1이 심근세포 비대증 유발 스트레스를 조절하는 주요 인자임을 확인하였다(c).

그림2. CaMKII δ 의 활성억제를 통해 PRMT1 결손에 의한 심근병증 증세를 완화할 수 있다는 결과를 바탕으로(a, b) 심근내에서 PRMT1 이 CaMKII δ 의 활성을 조절 한다는 것을 확인하였다(c).