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지스트(광주과학기술원) 생명과학부 전창덕 교수 연구팀은 바이러스에 감염된 세포와 암세포를 공격해 제거하는 T 임파구의 발달을 조절하는 새로운 핵심 인자, NSrp70(Nuclear Speckle-related protein 70) 발견과 그 작용 기작을 규명하였다.
NSrp70(엔에스알피70)은 전창덕 교수팀이 세포의 핵 내에 반점의 형태로 존재하는 70 kDa 단백질을 처음으로 발견하여 이 유전자의 이름을 ‘핵에 있는 반짝이는 단백질’이라 지었으며 2011년에 NCBI(National Center for Biotechnology Information)에 등록되었다.
NSrp70은 유전자에서부터 단백질이 만들어질 때 선택적 스플라이싱을 통해 유전자의 수보다 더 다양한 단백질을 만들어내는 기능을 수행한다.
선택적 스플라이싱은 단일 유전자로부터 다양한 구조의 단백질을 만들어내는 작용 과정이다.
T 임파구는 면역 반응에 매우 중요한 면역 세포로 전체 임파구의 약 70% 이상을 차지하며 최근 유전자 치료와 세포 치료의 핵심적인 연구 대상으로 주목 받아왔다.
특히 T임파구는 코비드-19와 같은 바이러스에 감염된 세포를 죽이는 결정적인 역할을 하고 있어 백신 승패의 열쇠가 된다고 해도 과언이 아니다.
연구팀은 NSrp70이 결핍된 T 임파구의 유전체 분석을 통해 세계에서 처음으로 다수의 유전자 조절 단백질들이 NSrp70의 선택적 스플라이싱 기능에 영향을 받아 변화된 것을 밝혀냈다.
NSrp70이 결핍되면 T 임파구가 흉선 기관에서 정상적으로 성숙하지 못하고 죽게 되며 이러한 이유로 임파구 감소증을 겪게 되어 면역계의 항암 및 항바이러스 능력이 상실됨을 확인했다.
정상쥐 (WT)와 NSrp70 단백질이 결핍된 실험쥐 (KO)의 흉선 조직을 분석 했을 시 실험쥐에서 성숙한 T 림프구가 모여 있는 흉선 수질 (M)의 면적이 크게 감소해있고, 실제 성숙한 T 림프구 비율도 실험쥐에서 감소된 것을 확인하였다. 이는 실제 T 림프구의 발달과 성숙에 있어 NSrp70 단백질의 중요성을 보여주는 것이다.
이렇게 변화된 다수의 유전자 조절 단백질들로 인해 T 림프구 발달과 활성에 중요한 T 세포 수용체 발현과 신호전달이 감소했고, 그에 반해 세포 증식 관련 유전자들이 비정상적으로 크게 증가한 것을 규명했다.
결과적으로 NSrp70이 결핍되면 T 세포 수용체 발현 이상과 함께 비정상적인 세포 증식 증가로 인해 T 임파구는 정상적으로 발달하지 못하고 죽게 된다는 것을 밝혀냈다.
NSrp70가 결핍된 T 림프구에서는 NSrp70의 선택적 스플라이싱에 영향을 받던 다수의 유전자 조절 인자들이 본래 기능을 수행하지 못하게 된다. 이로 인해 T 림프구의 세포 증식 증가와 T 세포 수용체의 신호 전달 능력이 감소하여 비정상적인 발달 과정이 일어나게 되고 NSrp70 단백질이 결핍된 실험쥐의 T 림프구는 세포 사멸이 유도되어 사라지게 된다.
전창덕 교수는 “본 연구결과는 T 임파구의 발달을 조절하는 새로운 핵심 유전자를 밝힌 것으로 면역세포의 탄생과 죽음의 비밀을 풀 수 있는 새로운 이정표가 되기를 기대한다”고 말했다.
이어 “향후 후속연구는 NSrp70의 유전자 치료법을 이용해 암의 증식을 억제시키거나 특정 바이러스에 대응할 수 있는 T 임파구의 성장을 촉진시키는 새로운 면역 치료 방법 전략을 수립할 계획”이라고 전했다.
지스트 전창덕 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단의 창의연구와 국립암센터 주관 보건복지부의 국가 연구개발프로그램, 지스트의 연구비 지원을 받아 수행되었으며 생화학&유전학분야 상위 5% 논문인 ‘Nucleic Acids Research’에 2021년 5월 25일 온라인에 게재되었다.
