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지방 쌓는 단백질 원리 규명···"비만·당뇨 치료 새 길"

UNIST, 톤이비피(TonEBP) 단백질과 대사질환 관계 밝혀
지방세포 내 단백질이 비만을 일으키는 과정이 밝혀졌다.

UNIST(총장 정무영)는 권혁무 교수팀이 '톤이비피(TonEBP)' 단백질을 조절하면 에너지 소비와 지방 분해를 촉진할 수 있다는 실험 결과를 얻었다고 12일 밝혔다. 

TonEBP는 신장 세포를 보호하는 단백질로, 권혁무 교수가 1999년 존스홉킨스 의대에서 처음 발견했다. TonEBP는 류머티즘 관절염, 당뇨병성 신장질환, 간암 등 질병의 발생에 관여한다고 알려졌다. 

연구팀은 비만 척도인 체질량 지수(BMI)가 높은 사람일수록 지방세포에 TonEBP가 많다는 현상을 보고 연구를 시작했다. 실험 결과, TonEBP 생성을 억제한 실험용 쥐는 체중이 덜 증가했고, 지방 조직의 크기가 줄었다. 또, 지방간·인슐린 저항성·내당능 장애 등 대사질환도 개선됐다. 

연구팀이 밝힌 TonEBP의 세포·분자생물학적 작용기작에 따르면, 지방세포 내에서 TonEBP가 많이 생기면 베타3 아드레너직 수용체 작용이 억제된다.

이에 따라 열 발생 단백질과 지방세포의 에너지 소비가 줄어들고, 결과적으로 비만이 촉진된다. 연구팀은 실험쥐뿐만 아니라 사람의 지방조직에서도 같은 현상이 일어남을 확인했다.


톤이비피 단백질에 의한 비만 촉진 기작. (1)에너지 과잉으로 증식된 지방세포에서 TonEBP 단백질이 증가한다. ⑵TonEBP가 DNA 메틸화효소1(DNMT1)과 결합해 DNA를 메틸화시키는 후성유전학적 조절(epigenetic regulation)을 통해 베타3 아드레너직 수용체(β3 adrenergic receptor)의 발현을 억제한다. ⑶이는 열 발생 단백질 및 베이지화 단백질들의 감소를 유도해, 백색 지방세포의 에너지 소비가 감소하고 비만을 촉진한다. <그림=UNIST 제공>톤이비피 단백질에 의한 비만 촉진 기작. (1)에너지 과잉으로 증식된 지방세포에서 TonEBP 단백질이 증가한다. ⑵TonEBP가 DNA 메틸화효소1(DNMT1)과 결합해 DNA를 메틸화시키는 후성유전학적 조절(epigenetic regulation)을 통해 베타3 아드레너직 수용체(β3 adrenergic receptor)의 발현을 억제한다. ⑶이는 열 발생 단백질 및 베이지화 단백질들의 감소를 유도해, 백색 지방세포의 에너지 소비가 감소하고 비만을 촉진한다. <그림=UNIST 제공>

제1저자인 이환희 박사는 "백색 지방세포는 지방을 축적하고 갈색 지방세포는 에너지를 소비하는데, TonEBP 양을 감소시킨 실험쥐에서는 백색 지방세포에서 갈색 지방세포의 특징이 나타났다"고 설명했다. 

권혁무 교수는 "TonEBP의 작동원리를 이용하면 백색 지방세포에 갈색 지방세포의 기능을 더할 수 있다는 과학적 지식을 발견했다"며 "비만, 당뇨병 등 대사질환을 치료 약물 개발에 새로운 방향을 제시했다"고 자평했다.

연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 8월 6일 자 온라인판에 실렸다. 논문명은 'TonEBP/NFAT5 promotes obesity and insulin resistance by epigenetic suppression of white adipose tissue beiging'다.

톤이비피 단백질이 감소된 실험쥐에서 에너지 소비가 증가함. Ⓒ 톤이비피 단백질이 감소된 실험쥐에서 항비만 효능이 나타나고, 비만으로 인한 혈당 증가, 지방조직 팽창, 지방간 등이 개선됐다. <자료=UNIST 제공>톤이비피 단백질이 감소된 실험쥐에서 에너지 소비가 증가함. Ⓒ 톤이비피 단백질이 감소된 실험쥐에서 항비만 효능이 나타나고, 비만으로 인한 혈당 증가, 지방조직 팽창, 지방간 등이 개선됐다. <자료=UNIST 제공>
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