국내연구진, 신체 에너지대사 조절 '효소' 역할 규명

• LARS1, 단백질 합성·에너지 전환 '켰다 껐다'…연구결과 사이언스지 온라인 게재
• 당뇨, 비만, 암 등 대사성 질환 신기전 치료제 개발 가능성도 열어

(왼쪽)김성훈 의약바이오컨버젼스연구단 단장과 윤이나 제1저자(서울대약대 연구원)

[데일리팜=김민건 기자] 국내 연구진이 LARS1(leucyl-tRNA synthetase 1) 효소가 신체 내 단백질 합성과 에너지 생산 균형을 조절하는 '통합형 대사조절 스위치' 역할을 어떻게 하는지 세계 최초로 규명했다.

과학기술정보통신부(장관 최기영)는 29일 의약바이오컨버젼스연구단 김성훈 단장과 연세대학교 한정민 교수 등이 공동연구에서 LARS1 효소의 스위치 역할을 규명해 과학기술분야에서 권위있는 학술지 사이언스(Science) 온라인에 게재(논문명: Glucose-dependent control of leucine metabolism by leucyl-tRNA synthetase 1)했다고 밝혔다.

이번 연구는 과기부가 세계적 원천기술 확보를 위해 추진하는 글로벌프론티어사업 지원을 받았다.

아미노산은 단백질을 구성하는 기본 영양소다. 아미노산은 우리 몸을 구성하는 가장 중요한 구성 성분이지만 신체 에너지 수준이 낮아지면 에너지를 발생시키는 연료로도 사용된다. 하지만 아미노산이 어떻게 몸의 에너지 수준을 감지해 이러한 전환을 일으키는지는 밝혀지지 않았다.

이에 연구진은 지난 2012년 LARS1이 세포내 아미노산 중 하나인 류신(leucine)을 감지해 단백질합성 과정을 활성화하는 스위치로 작동한다는 사실을 세계 최초로 발견했다. 이 연구 결과는 셀(Cell)지에 발표(논문명: Leucyl-tRNA Synthetase Is an Intracellular Leucine Sensor for the mTORC1-Signaling Pathway)됐다.

다만 해당 연구에서 LARS1의 스위치가 류신에 의해 '작동(On)'하는 것은 밝혔지만 어떻게 '종료(Off)'되는지는 밝히지 못 했다.

연구진은 후속 연구를 통해 LARS1의 아미노산 스위치 기능이 우리 몸의 에너지 상태에 따라 '켜지고 꺼지(On-Off)'는지 추가로 찾아냈다. LARS1이 세포 에너지원인 ATP 수준을 감지해 아미노산인 류신의 대사의 방향을 조절하는 통합적인 기능을 할 수 있다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것이다.

한편 이번 연구 결과는 새로운 기전의 치료제 개발에도 가능성을 제시했다는 평가다.

에너지 대사과정은 당뇨, 비만 등의 대표적인 대사성 질환 뿐 아니라 암·신경질환·면역질환과도 밀접하게 연관돼 신약개발 연구에서도 활발한 연구가 이뤄지고 있다. LARS1 단백질 합성과 에너지 조절 기능을 통해 관련된 주요 질환의 신기전 치료제 개발에서 중요한 타겟이 될 것으로 보고 있다.

연구진도 LARS1을 타겟으로 한 항암제(Nature Communications 2018년 발표), 근무력증 치료제(Journal of Clinical Investigation 2019년 발표, 미국 일리노이대 연구팀 공동 연구), 뇌전증 치료제와 같은 다양한 질환 치료제를 개발 중이다.

김성훈 연구단장은 "이번 성과는 LARS1 효소가 우리 몸에서 에너지와 아미노산의 대사를 통합적으로 조절을 하는 중요 효소임을 밝혀낸 성과"라며 "LARS1 효소가 당뇨병, 비만과 같은 대표적인 대사조절 질환 뿐 아니라 암과 신경, 근육 관련 질환 치료제 개발 타깃으로 유용하게 활용 될 것"이라고 말했다.