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탄수화물과 지질대사를 연결하는 분자 구조 연구

Structure of the molecular machine that links carbohydrate and lipid metabolism

VIB-UGent Center for Inflammation Research 소속 Kenneth Verstraete 박사가 이끄는 연구팀은 최근 연구를 통해, ATP citrate lyase (ACLY)의 3차원 구조와 분자 메커니즘을 밝혀내는 데 성공했다. ATP citrate lyase (ACLY)는 중심 대사효소로 간에서 지방산과 콜레스테롤을 생산하는 데 중요한 화학 반응을 촉진시키는 단백질이다. 이번 연구 결과는 죽상동맥경화증 (atherosclerosis) 같은 대사성 질환 및 암 질환에서 ACLY를 표적화하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 더불어 연구팀은 ACLY의 구조를 밝혀냄으로써, 세포 호흡의 기원에 대한 이해를 근본적으로 변화시키는 중요한 진화적 관계를 밝혀내는 데 성공했다. 본 연구는 Nature 지에 게재되었다.

생물 유기체는 지방산과 콜레스테롤 생산과 같이 세포에서 필수적인 생화학적 과정을 촉진시키는 아세틸-CoA (acetyl-CoA)라는 분자에 의존한다. 그러나 아세틸-CoA는 생산 과정이 복잡한 편이다. 이를 생산하기 위해서는 ATP citrate lyase (ACLY) 효소가 구연산염 (citrate) 및 코엔자임 A (coenzyme A)와 같은 다른 분자들과 일련의 화학 반응을 일으켜야 한다. 이와 같은 과정은 ACLY를 지방산과 콜레스테롤 세포 생산에 중요한 구성 요소로 만든다. 지방산과 콜레스테롤은 다이어트에 악영향을 끼치는 것으로 인식되고 있지만, 생명과 세포 완전성을 위한 필수 분자이다. 그러나 ACLY에 의한 생합성 사이클에 대한 연구가 생리학 및 질병에 끼치는 중요한 영향에도 불구하고, ACLY의 3차원 구조와 생합성 공장 (biosynthetic factory)으로서의 역할은 아직까지 잘 알려지지 않았었다.

ACLY에 대한 연구는 효소의 크기와 독특한 특성으로 인해 매우 도전적인 과제로 여겨지는데, 이번 연구는 이러한 ACLY의 구조와 기능에 대한 이해를 높이는 데 기여했다. 이번 연구는 독일의 EMBL, 프랑스의 ISB-CNRS 소속 연구팀과 협력을 통해 이루어졌다. 연구팀은 국제 협력을 통해 ACLY 효소의 고해상도 구조를 밝혀냈다.

사람 신진대사에서 ACLY의 주요 역할에 대한 이번 연구는 질병 치료에 대한 새로운 가능성을 제기했다. 예를 들어, 암세포들은 종양을 키우기 위해 ACLY에 의한 지방산 생산을 증가시킨다. 실제로, 유방암과 폐암에서 ACLY의 활동이 증가하는 것을 관찰할 수 있다. 또한, 간에서 관찰되는 ACLY는 높은 수준의 혈중 트리글리세라이드 (triglycerides) 및 콜레스테롤이라는 특징을 보여 대사장애 치료의 표적이 된다. 현재 가장 진보된 방식의 ACLY 표적 물질은 곰팡이산 (bempedoic acid)으로, 죽상경맥동화증과 관련된 LDL 콜레스테롤을 낮추는 데 활용될 수 있는 유망한 치료제로 현재 임상 평가 중에 있다. 연구팀은 ACLY의 3차원 구조와 기능에 대한 이번 연구가 대사성 질환과 암 질환 치료를 위한 ACLY 표적화 치료법을 한층 발전시키는 데 기여할 것으로 기대하고 있다.

관련연구자: Dr. Kenneth Verstraete at al.

관련기관: VIB-UGent Center for Inflammation Research

본문키워드(한글): 죽상동맥경화증, ATP 시트르산 분해효소 (ACLY), 대사 효소, 지방산, 콜레스테롤, 구연산염, 코엔자임 A

본문키워드(영문): atherosclerosis, ATP citrate lyase (ACLY), metabolic enzyme, fatty acid, cholesterol, citrate, coenzyme A

국가: 프랑스

원문출판일: 2019-04-03

출처: https://phys.org/news/2019-04-molecular-machine-links-carbohydrate-lipid.html