서울대 연구팀, 혈중 포도당 항상성 유지하는 새 메커니즘 제시

[서울=뉴시스]김수연 인턴 기자 = 서울대학교 약학대학 이정원 교수 연구팀(공동1저자 김지언 박사후 과정, 김은미 연구교수, 정재우 연수연구원)이 혈중 포도당의 항상성을 유지하는 새 메커니즘을 제시했다고 서울대 측이 7일 밝혔다. 연구 결과는 지난 5일 세포생물학 관련 권위지 Journal of Extracellular Vesicles에 온라인 게재됐다.

생체 내 혈중 포도당 (혈당) 항상성을 조절하기 위한 여러 장기 및 기관들 사이의 상호작용에 대해서는 잘 알려지지 않았으며, 간세포에서 분비되는 소포체(엑소좀, exosome)가 혈액을 타고 어떤 장기 및 기관을 향해 이동하는지, 대사 과정과 관련해 어떤 역할을 수행하는지도 밝혀지지 않았다. 간(liver)과 같이 대사적 기능이 활발한 특정적 장기에서 분비하는 소포체의 분리, 특성 및 기능 규명이나 간 상피세포(hepatocyte)에서 발현하는 TM4SF5 막단백질의 발현이 혈당 항상성 조절에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바 없었다.

본 연구팀은 세포 혹은 생쥐 실험동물 모델에서 간세포 유래 소포체(엑소좀)을 분리·분석하는 기술을 개발했다. 포도당 수준이 다른 환경에서 간세포 유래 소포체를 분리·분석한 결과 소포체의 크기가 달라짐을 밝혔으며, TM4SF5 막단백질이 발현하는 간 상피세포 혹은 실험동물의 간 조직에서 분리된 소포체가 작아지고, 다른 세포·장기를 표적할 수 있는 단백질들이 추가적으로 탑재될 수 있음을 확인했다.

또 간세포 혹은 간 조직으로부터 분리한 TM4SF5-탑재된 소포체에 형광 표지를 한 후 마우스에 주입해 소포체의 생체 내 장기들로의 이동을 추적했다. 이로 인해 혈액 내 존재하는 소포체들 가운데 간세포 유래 소포체만을 분리할 수 있게 했고, 간세포에서 분비되는 소포체를 추적해 간과 다른 장기·기관 사이의 상호작용을 밝혔다고 연구팀은 설명했다.

본 연구팀은 간 상피세포 외부의 포도당 농도 향상에 따른 간 상피세포로부터 유래된 TM4SF5-탑재 소포체의 분비가 유발됨을 확인했다. 혈중 인슐린의 수준과는 별개로, 간 상피세포에 발현되는 TM4SF5는 포도당 수송체 type 1(GLUT1)과의 결합을 통해 간 상피세포 내부로의 포도당 흡수를 향상시켰다.

한편 간 상피세포에서 유래된 TM4SF5가 탑재된 소포체의 분비가 유발됐다. 이 소포체는 혈액을 통해 갈색지방조직으로 전달됐으며 소포체를 통해 갈색지방세포로 전해진 단백질 가운데 TM4SF5가 갈색지방세포의 세포막에 위치해 포도당 수송체 type 4(GLUT4)와의 결합을 통해 세포 내부로 포도당 유입을 촉진함을 확인했다. 이는 인슐린의 작용과는 별도의 현상으로 추정된다.

연구팀은 TM4SF5가 탑재된 소포체의 이동 후, 갈색지방세포에서 열 발생을 통해 포도당을 소모함을 밝혔다. 특히 TM4SF5-탑재 소포체의 갈색지방조직으로의 이동에 따른 동물의 체온 조절에 의미가 있음을 확인했다. TM4SF5-탑재 소포체의 이동을 통한 간-갈색지방조직의 상호작용으로 인슐린의 작용과는 별도로 혈중 포도당 농도가 적절히 조절될 수 있음을 확인했다.

 또 연구팀은 TM4SF5-탑재 소포체를 통한 혈중 포도당 항상성 및 건강한 생체 기능 유지와의 상관성도 밝혔다고 전했다. TM4SF5 유전자 결여 및 과발현 유전자 변형동물의 (2년 이상) 장기 사육을 통한 체중 및 생존율의 조사 분석을 수행한 결과, TM4SF5-탑재 소포체의 이동을 통한 간-갈색지방조직의 상호작용에 따라 실험동물들의 신진대사·체중 조절 및 생존율(수명) 등의 건강이 좋아질 수 있음이 연계 추정됐다.

연구팀은 "이러한 연구성과는 인슐린의 작용과는 별도로 TM4SF5-탑재 소포체 기반의 포도당 대사의 항상성을 조절할 수 있는 새로운 기전을 제시하는 것"이며 "TM4SF5-탑재된 간유래 소포체 엔지니어링을 통해 대사성 질환을 완화하는 예방 및 치료법을 개발할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.    
    

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