생체리듬ㆍ시차적응 조절하는 단백질 발견

서울대 백성희 교수ㆍ남혜진 박사 연구팀
생체리듬과 시차적응을 조절하는 새로운 단백질을 국내 연구진이 찾아냈다. 이 연구를 발전시키면 새로운 수면장애 치료제 개발의 가능성이 열릴 것으로 기대된다.

서울대 생명과학부 백성희 교수와 남혜진 박사가 주도한 이번 연구의 결과는 세계적 학술지 셀(Cell)의 자매지인 `분자세포`(Molecular Cell) 온라인판에 27일 게재됐다. 이 논문은 이 학술지의 3월6일자 표지논문으로 선정되기도 했다.

지구상의 생명체는 주기적인 밤낮ㆍ계절의 변화에 대처하려고 내재적으로 생체시계를 갖추고 있다. 수면과 기상을 포함한 사람의 모든 행동과 생리작용도 24시간을 주기로 생체리듬을 가진다. 이런 24시간 주기의 생체리듬을 일주기 생체리듬이라고 하는데, 이 리듬이 망가 지면 수면장애, 피로, 무기력증, 조울증, 우울증 등이 나타날 수 있다. 연구팀은 전립선암이나 유방암 진행과 관련있다고 알려진 `LSD1 단백질`이 일주기 생체리듬에도 관여한다는 것을 알아냈다.

LSD1은 PKCα인산화효소에 의해 인산화되며, 이렇게 인산화된 LSD1은 생체리듬 조절에 매우 중요한 역할을 한다는 것이다. LSD1의 인산화는 생체리듬 시간에 따라 주기적으로 일어나는 것으로 나타났다. 낮에 주로 인산화된 상태로 존재하는 LSD1은 생체리듬을 조절하는 전사인자와 결합해 일주기 리듬 유전자들을 활성화함으로써 리듬을 조절한다는 것이다.

생쥐는 주로 야행성이지만, LSD1이 인산화되지 않는 돌연변이 생쥐는 생체리듬이 불안정해서 낮에도 활동하고, 전반적으로 움직임이 적은 것으로 나타났다. 생체리듬에서 LSD1이 중요하다는 것을 동물실험으로 확인한 것이다. 연구팀은 시차 적응에도 LSD1의 인산화가 관여한다는 것을 규명했다. 보통 생쥐는 초저녁에 빛을 받으면 다음날 늦게 일어나 활동을 시작하고, 새벽녘에 빛을 받으면 다음날 일찍 일어나는 등 생체리듬을 조절한다. 그러나 LSD1이 인산화되지 않는 돌연변이 생쥐는 조정이 둔화된 모습을 보였다.

연구팀은 미래부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원을 받아 이번 연구를 수행했다. 현재 LSD1 인산화 조절을 이용한 수면 장애 치료제 스크리닝 방법에 대한 특허를 출원했고 해외 출원도 준비하고 있다.