바이오인

mTOR 신호전달 체계 세포내 영양소 감지 생리학

◈목차
NutrientSensingVivo 프로젝트 개요

mTOR를 통한 생쥐의 신진대사 연구

앞으로의 연구 가능성

프로젝트 목표 및 현재까지의 주요 연구 결과

프로젝트 목표

주요 연구 결과

잠재적 기대효과

연구논문 요약

◈본문

Ⅰ. mTOR 신호전달 체계: 세포내 영양소 감지 생리학

◆ NutrientSensingVivo 프로젝트 개요

- 현대의 고칼로리, 저활동 생활 방식은 우리 몸을 파괴하고 치명적 질병을 유발한다. NutrientSensingVivo 프로젝트는 음식이 우리의 신진대사를 어떻게 변화시키는지 연구하여 암과 같은 심각한 질병의 발병을 예방하고 건강을 개선하며 기대 수명을 연장할 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대되고 있다.

- 성인병과 같은 질병들은 대개 너무 많이, 너무 자주 먹는 식습관이 원인인 것으로 알려져 있다. 스페인 국립 암 연구 센터의 대사 및 세포 신호전달 연구팀을 이끄는 알레호 에페얀(Alejo Efeyan)은 “역사의 대부분 시간 동안 인간은 매우 제한적인 음식 환경에서 살았다. 따라서 우리 몸은 영양소를 효율적으로 사용, 소비, 저장 및 재활용하는 데 매우 능숙했다. 그러나 지난 반세기 동안 관찰된 영양 섭취와 좌식 생활의 증가는 이렇게 만들어진 인간의 생존 메커니즘을 변화시켰다. 이제 우리를 생존시키기 위해 만들어진 바로 그 메커니즘이 치명적인 질병을 유발하는 반응을 촉발하게 된 전례 없는 상황에 직면해 있다."라고 말했다.

- 연구팀은 NutrientSensingVivo 프로젝트를 통해 음식을 에너지로 변환하여 추후 사용하기 위해 태우거나 저장하는 화학 반응인 물질 대사기전이 환경에 따라 어떻게 변하는지에 대해 연구했다. 특히 신진대사의 거의 모든 측면에서 중요한 역할을 하는 영양소 감지 경로인 mTOR 신호전달 경로를 집중 연구했다.

◆ mTOR를 통한 생쥐의 신진대사 연구

- mTOR 신호전달 경로는 신진대사 동안 세포가 에너지원인 영양소를 소비하는 과정 대부분을 담당하며, 이 때문에 mTOR 신호전달 경로가 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 중요하다. 또한 mTOR를 통한 신호전달이 상황에 따라 적절하게 조절되지 않으면 당뇨병 및 암과 같은 질병의 발병을 촉진하고 노화를 가속할 수 있다.

- Efeyan은 "mTOR의 영양소 감지가 기본적인 생물학적 특성이었음에도 15년 전에는 그것이 어떻게 작동하는지 전혀 몰랐다. 이제 mTOR의 분자구조 퍼즐이 대부분 밝혀졌지만, 여전히 mTOR 경로가 우리 신체 기관 내에서 어떻게 작동하는지 전부 이해하지는 못했다. 연구자들은 유전자를 조작한 마우스(실험용 쥐)의 mTOR 경로를 차단함으로써 신진대사를 자연스러운 공복 상태로 전환할 수 있음을 발견했다. 핵심은 우리가 우리의 세포로 하여금 금식하고 있다고 생각하도록 속일 때 나타나는 대사반응이 어떠한 이점을 제공하는지 밝히는 것"이라고 말했다.

◆ 앞으로의 연구 가능성

- 동 프로젝트는 영양소가 풍부할 때 보내는 세포 신호를 중단함으로써 다양한 자가면역 질환과 일부 림프종의 원인이 되는 B 림프구 활동을 제어할 수 있음을 성공적으로 입증했다. 이러한 발견은 향후 약물을 사용하여 영양소의 전달 경로를 구체적으로 표적화할 수 있는 기회를 제공한다. 이를 위해 연구원들은 유전 공학 마우스 모델을 구축, 실제 음식 섭취와 상관없이 일부는 영양소 신호가 늘 켜져 있고 다른 일부는 신호가 항상 소거된 상태로 만들었다. 이와 같은 실험을 통해 영양소로 인한 신호전달 억제제를 이용하여 신호전달 경로를 단계별로 그 기능을 확인하고 억제제의 안전성과 잠재적인 부작용도 테스트할 수 있다.

- 예를 들어 신호전달 억제제를 사용하여 칼로리 제한을 모방하는 가능성을 보여줬다. 이를 통해 암을 예방할 뿐만 아니라 대사 건강을 극적으로 개선하고 기대 수명을 연장하는 가능성이 확인됐다. 잠정적으로 동 연구는 암을 치료하고 비만을 조절하며 세포 대사에 치료적 관점으로 개입하는 방법을 재정의할 수 있는 약물 및 치료법을 개발하는 디딤돌 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

...................(계속)

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