바이오인

 ■항암제 등 저분자 화합물이 세포 내부에서 균일하게 확산하는 것이 아니라 특정한 응축물(condensates)에 집중되는 현상을 발견

 ○ 제약업계에서는 ‘약물 분자가 세포 안에 들어가면 균일하게 확산된다’라고 가정해왔으나,
  - 최근 연구결과에 따르면 모든 세포에서 내용물을 분할하는 상분리 현상 (phase-separated)으로 저분자 화합물이 세포 내 특정 지점(condensates)에 집중되는 현상을 확인
    ※ 세포 내에서 흔하게 발견되는 생체분자응축물(biomolecular condensates)는 안에 단백질과 RNA 등의 생체분자들을 응축해두고, 주변환경에 따라 확산되거나 농축되면서 생체 내 생화학 반응속도를 조절

 ○ 미국 Whitehead Institute의 Richard Young 박사 연구팀은 선행연구를 통해 생체시료(biological material)가 세포 안에서 질서를 확립하는 방법을 규명
  - 라바 램프(lava lamp) 속 작은 방울이나 물 속의 기름방울 같이, 단백질, RNA 등 기타 세포 성분들은 응축물로 알려진 액체 방울(droplet)로 자체 구성되어 세포 내부를 구획한다는 것을 밝힘
  - 이런 응축물 내 생체분자와 상호작용하는 물질바이러스 감염이나 질병의 발병과정에서 핵심적인 역할을 할 것으로 판단

 ○ 최근 연구팀은 저분자 화합물도 유사한 방식으로 세포 내에서 특정 단백질 응축물에 선택적으로 격리된다는 것을 발견(Science, 2020.6)
  - 연구팀은 in vitro 실험과 인간 암세포 실험으로 5개 저분자 항암제에 대해 응축물 내부의 움직임을 추적
  - 대표적 항암제인 시스플라틴(cisplatin)과 응축물을 형성하는 것으로 알려진 단백질을 혼합한 결과, 시스플라틴이 세포핵에 MED1이라는 유전자활성 단백질에 의해 형성된 응축물 내부에 선택적으로 집중되는 것을 발견
  - MED1이 발견되는 곳이면 시스플라틴 분자가 모이게 되어, 응축물 내 시스플라틴 농도가 외부보다 600배 정도 높음
    ※ MED1은 주로 암 유발 유전자에 작용하며, 시스플라틴은 독성 백금 원자를 이용하여 동일한 유전자를 목표로 한다는 결론을 내림. 연구팀은 시스플라틴 및 기타 백금 약물이 다양한 암에 효과적인 이유는 ‘커다란 전사 응축물을 발생하는 암 유발 유전자에게 선택적으로 집중되기 때문’이라고 설명

< 응축물(condensates) 생성 과정(A) 및 형광표지가 붙은 시스플라틴 분자의 세포 내 사진(B) >