"비만의 비밀 풀렸다" 비만 유도 후성유전적 변화과정, 세계 최초 규명

한정환 성균관대 교수

[이데일리 오희나 기자] 국내 연구팀이 비만이 일어나는 이유를 밝혀냈다. 이번 연구를 통해 만성 대사질환의 치료 연구에 핵심적인 단초를 제공했다는 평가다.

미래창조과학부는 체내 신호전달물질로 알려진 S6K1이 유전자 발현 변화 과정을 통해 지방세포의 수를 증가시켜 비만을 유도한다는 사실이 한정환 교수(성균관대) 연구팀을 통해 세계 최초로 규명됐다고 14일 밝혔다.

S6K1은 에너지 섭취에 의해 활성화되는 체내 신호전달물질로, 세포의 성장, 노화, 증식 등 다양한 생명현상에 중심적인 역할을 한다.

이번 연구결과는 세포생물학 분야의 세계적 학술지 ‘몰레큘라 셀(Molecular Cell)’ 14일자에 게재됐다.

비만은 에너지 불균형에 의해 체지방이 과다하게 축적되는 상태를 의미하며 당뇨병, 고지혈증, 심장질환 등 각종 대사질환을 유발해 건강을 위협한다. 최근 급격히 증가하는 비만 인구의 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 비만 치료를 위한 여러 연구가 진행되고 있다.

지방이 축적되는 기전 중 지방 조직 내 줄기세포가 지방세포로 분화돼 지방세포의 숫자가 늘어가는 ‘지방세포의 과형성’은 비만의 초기단계, 특히 소아비만에서 매우 중요한 단계다.

소아 때 과하게 생성된 지방세포는 성인이 돼도 없어지지 않으며 잉여 지방의 저장소를 제공해, 언제든 다시 쉽게 살이 찔 수 있는 체질로 만든다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 오랫동안 지방세포 분화 기전에 대한 연구가 진행돼 왔으나 아직도 완전히 규명되지 않았다.

S6K1은 에너지 자극에 의해 활성화돼 단백질 합성을 유도하는 신호전달물질인데 이것을 인위적으로 결핍시킨 쥐는 항비만 형질을 가지며 각종 대사질환 관련 지표의 수치도 감소된다는 사실을 발견했다. 이는 기존의 S6K1의 작용으로는 설명할 수 없어 S6K1의 새로운 역할에 대해 실험을 한 결과 지방세포 분화과정에서 S6K1이 활성화 된다는 것을 확인했다.

줄기세포에서 활성화된 S6K1은 히스톤 단백질과 결합하는 과정을 통해 지방 세포 분화 억제 유전자인 Wnt 유전자의 발현을 감소시킴으로써 지방세포 분화를 촉진한다는 것을 밝혀냈다.

특히 비만인 사람의 지방조직 뿐 아니라 고지방 섭취를 통해 비만을 유도한 실험용 쥐의 지방조직에서도 S6K1이 활성화돼 있고 그로 인해 후성유전학적 변화가 증가돼 있음을 관찰했다.

이번 연구는 S6K1의 후성유전학적 역할을 발견해낸 것으로, 이러한 후성유전학적 변화가 지방세포 분화와 관련된 유전자의 발현을 조절함으로써 지방세포의 수가 증가한다는 사실을 규명한 것이다. 이는 비만 예방 및 치료제 개발에 새로운 가능성을 제시했을 뿐만 아니라 특히 소아비만의 대표적 양상인 지방세포 과다형성과 그로 인한 만성 대사질환의 치료 연구에 핵심적인 단초를 제공했다.

또한 세포질의 신호전달물질로만 알려져 있던 S6K1이 세포의 핵 내부에서 후성유전학적 변화를 통해 유전자의 발현을 직접적으로 조절한다는 사실을 세계 최초로 밝힌 연구다.

한정환 교수는 “비만 치료제 개발에 있어 지방세포 분화의 원리를 밝히는 것은 매우 중요하다”며 “이번 연구는 S6K1이 지방세포 분화를 조절한다는 사실을 규명해 비만치료에 새로운 이정표를 제시했다. 특히 소아비만 및 그로 인한 만성대사질환의 예방 및 치료제 개발에 핵심 단초를 제공했다”고 연구 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 지원으로 수행됐다.

S6K1 결핍 마우스의 항비만 형질