림프관 신호 증폭 '숨은 스위치' 찾았다…KAIST, 구조 규명

림프관 형성 신호를 증폭하는 '숨은 스위치'가 국내 연구진에 의해 처음 규명됐다.

6일(현지시간) 애저라이프사이언스에 따르면 KAIST는 지난 2일 김호민 생명과학과 교수와 이상규 기초과학연구원(IBS) 박사 공동 연구팀이 VEGF-C·VEGFR-3 복합체의 3차원 구조를 규명하고, 이 복합체의 고차 클러스터링이 신호를 증폭한다는 사실을 밝혔다고 발표했다.

림프관은 조직의 과잉 체액을 배출하는 '배수 시스템' 역할을 한다. 림프관이 덜 발달하거나 손상·기능 저하를 겪으면 팔과 다리가 붓는 림프부종이 생길 수 있다. 반대로 종양 주변에 림프관이 과도하게 자라면 암세포가 퍼지는 통로가 돼 전이를 촉진한다.

VEGF-C가 세포 표면의 VEGFR-3 수용체에 결합하면 림프관 형성과 기능을 조절하는 신호가 세포 안으로 전달된다. 그동안 두 개의 VEGFR-3 수용체가 짝을 이루는 이합체화가 수용체 활성화의 핵심 단계로 여겨졌지만, 이후 신호가 어떻게 더 증폭되는지는 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 단백질의 3차원 구조를 정밀하게 관찰하는 초저온전자현미경(cryo-EM)으로 VEGF-C와 결합한 VEGFR-3의 구조를 분석했다. 그 결과 VEGF-C에 의해 형성된 두 개의 수용체 복합체가 세포막을 따라 옆으로 모여 고차 클러스터를 이룬다는 사실을 확인했다.

연구팀은 복합체끼리 접촉하는 부위를 변형하고 빛으로 수용체 클러스터링을 조절하는 실험을 통해, 여러 복합체가 모이는 것이 신호 증폭에 중요한 역할을 한다는 점도 검증했다.

이번 연구는 림프관 형성 신호를 조절할 수 있는 새로운 지점을 제시했다. 향후 림프관 형성이 부족할 때는 신호를 강화하고, 종양 주변에 림프관이 과도하게 형성될 때는 신호를 억제하는 방안을 모색할 수 있다.

다만 이번 연구는 림프부종 치료 효과나 암 전이 억제 효과를 입증하지는 못했다. 실제 치료에 적용하려면 추가 연구가 필요하다.

김호민 교수는 "이번 연구는 두 개의 VEGFR-3 수용체가 먼저 리간드 유도 쌍을 이룬 뒤 여러 복합체가 모여 림프관 형성 신호를 더욱 증폭하는 과정을 밝혔다"며 "림프관 형성 신호에서 이전에 보이지 않던 '숨은 증폭 스위치'를 규명함으로써 림프부종과 암 전이 같은 관련 질환의 새로운 치료 전략 개발에 중요한 토대를 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재됐다.