"mtDNA 방출 기계" 규명…세포사멸 결함 암세포 사멸 유도

BAX와 BAK 단백질이 시토크롬c 방출과는 별개의 '미토콘드리아 DNA(mtDNA) 방출 기계'를 구성해 세포사멸(아폽토시스) 기능이 손상된 암세포를 사멸시킨다는 연구 결과가 나왔다.

29일(현지시간) 바이오온(BioOn)에 따르면 국제 연구진은 BAK와 BAX가 활성화되면 기능이 다른 두 종류의 미토콘드리아 복합체를 형성한다는 사실을 생화학·유전학적 방법으로 확인했다. 연구 결과는 국제학술지 사이언스(Science)에 게재됐다.

시토크롬c를 방출하는 기계는 BAK 또는 BAX 육량체로 이뤄진다. 반면 연구진이 분리한 600킬로달톤(kD) 복합체는 BAK와 VDAC1, VDAC2, PHB1, PHB2로 구성됐다.

이 복합체는 미토콘드리아 외막과 내막의 접촉 부위에 자리 잡은 것으로 추정된다. BH3-온리 단백질이 복합체를 재구성하면 세포질의 BAX가 합류해 mtDNA 방출 기계를 만들고, 미토콘드리아 내부에서 mtDNA를 직접 내보낸다.

이 과정에서 VDAC 채널이 닫히고 미토콘드리아 내 칼슘 유입이 늘어났다. VDAC1, VDAC2 또는 증식억제단백질(프로히비틴)을 제거하면 mtDNA 방출과 카스파제 비의존적 세포사멸이 억제됐지만, 미토콘드리아 외막 투과화(MOMP)나 내막 탈출에는 영향이 없었다.

mtDNA를 고갈시켜도 세포가 이 사멸 경로로부터 보호됐다. 연구진은 이를 근거로 세포질 mtDNA가 세포사멸에 직접 기여한다고 분석했다.

연구진은 BAX-BAK 활성화로 유도되는 이 카스파제 비의존적 세포사멸을 '박시프토시스(baciptosis)'라고 명명했다. 박시프토시스는 괴사 형태를 보이며 광범위한 게놈 DNA 분절화가 없고, 세포사멸 전 아데노신삼인산(ATP) 농도가 점진적으로 감소하는 특징을 나타냈다.

이 같은 현상은 사멸체(아폽토솜) 기능이 손상된 인간 신장암과 폐암 세포에서도 재현됐다. 연구진은 이번 발견이 사멸체 결함 암에 대한 새로운 치료 경로를 모색하는 기전적 토대가 될 것으로 내다봤다.