뼈를 분해하는 역할을 하는 대사물질 효소가 국내 연구진에 의해 발견됐다. 추후 골다공증과 퇴행성 골질환 등 치료제 개발에 기폭제 역할을 할 것으로 기대된다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 서울서부센터 황금숙 박사팀이 이수영 이화여대 생명과학과 교수팀과 함께 뼈를 분해하는 파골세포의 분화를 촉진하는 대사물질인 ‘분지사슬아미노산’ 대사를 조절하는 효소를 발견했다고 31일 밝혔다.

인체 뼈는 낡은 뼈를 파괴하는 파골세포와 새 뼈를 만드는 조골세포가 상호 작용하며 향상성을 유지한다. 하지만 나이가 들면서 뼈의 파괴가 상대적으로 빨라지거나 뼈 생성이 불충분할 경우 균형이 깨지면서 골밀도가 낮아져 골다공증 등의 질병이 발생된다.

지금까지 파골세포와 관련해서는 분화 과정에서 포도당 대사가 가속화된다는 것과 분화에 영향을 미치는 일부 대사물만 보고됐고 대사 관련 조절 물질들에 대해서는 정확히 알려진 바가 없었다.

이번 공동연구팀은 KBSI 서울서부센터에 설치된 첨단 선도연구장비인 800㎒ 핵자기공명분광기-질량분석기 시스템을 이용, 대사물질 분석을 통해 파골세포의 분화가 진행됨에 따라 세포 내 분지사슬아미노산이 증가하고 파골세포의 후기 분화단계에서도 분지사슬아미노산이 필요한 사실을 확인했다. 또 관련 효소 중 하나인 분지사슬아미노전달 효소1(BCAT1)이 파골세포의 분화를 촉진한다는 것도 찾아냈다. 이를 통해 BCAT1이 줄어들면 분지사슬아미노산에 의한 대사 활성도 줄어 파골세포의 성숙이 억제되는 결과를 낳을 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

KBSI 측은 기존 대부분 골다공증 치료 연구는 파골세포의 분화 또는 활성을 직접적으로 줄이는 데 중점을 뒀다면, 이번 연구는 대사 과정에 초점을 맞춰 BCAT1이 뼈세포 형성과 항상성을 조절할 수 있다는 것을 밝혔다는 점에서 의미가 있다고 전했다.

황금숙 KBSI 박사는 “이번 연구는 파골세포의 대사물질 분석을 통해 골격 질환의 잠재적인 치료 표적을 발굴한 성과”라며 “향후에도 KBSI가 보유한 최첨단 선도연구장비 플랫폼을 활용해 난치성 및 대사성 질환 등의 진단 및 약물 개발 연구를 확대해 나갈 계획”이라고 말했다.

이수영 이화여대 교수는 “분지사슬아미노전달 효소1과 분지사슬아미노산이 골세포 성숙과 뼈 대사를 조절하는 분자 메커니즘을 규명하는 후속 연구가 필요하다”고 밝혔다.

이번 연구는 KBSI의 ‘첨단장비기반 멀티오믹스 빅데이터 융합 플랫폼 구축 사업’, 한국연구재단의 ‘중견연구지원사업’ 및 ‘선도연구센터지원사업’, 교육부의 ‘기초과학연구역량강화사업’ 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 생화학분야 세계적 권위의 학술지인 ‘Experimental & Molecular Medicine’에 6월 27일 게재됐다.