| 이코노미사이언스 신지원 기자 |

세포 내 단백질 대부분을 분해한다고 알려진 프로테아좀은 단백질 항상성 유지에 핵심 역할을 하고 있다. 그러나, 이 효소가 세포 밖에서도 존재하는지, 그렇다면 어떤 역할을 하는지, 어디에서 유래하는지 등은 알려져 있지 않다.

세포밖 소포체(EV)는 세포가 만들어내는 아주 작은(나노미터 크기)의 이동성 주머니로, 세포 내부 물질을 외부로 전달하는 역할을 한다. 하지만, EV가 수송하는 내용물이 실제로 다른 세포 내에서 어떤 기능을 하는지는 아직 명확하지 않다.

서울대학교 의과대학 이민재 교수 연구팀은 세포 안에서 단백질을 분해하는 핵심 효소인 '프로테아좀(proteasome)'이 세포밖 소포체(EV)에 실려 세포 밖으로 분비되고, 이들이 다른 세포로 전파되어 병인단백질을 제거하는데 기여한다는 사실을 규명했다고 28일 밝혔다. 

연구진은 EV를 통해 세포 밖으로 수송되는 프로테아좀이 일반적으로 알려진 '26S' 프로테아좀 전효소가 아니라, 더 단순한 '20S' 프로테아좀 형태임을 밝혔다. 또한 연구진은 세포 내부처럼 에너지가 풍부한 환경에서 벗어나 에너지가 부족한 세포 외부 환경에서도 단백질 분해 기능을 유지하기 위한 개체의 생화학적 적응 기전으로 해석된다고 설명했다. 

연구진은 인간 세포주에서 분리/정제한 EV가 실제로 다른 세포로 20S 프로테아좀을 효율적으로 전파할 수 있음을 확인했다.

전달된 20S 프로테아좀은 수용 세포 안에서도 단백질 분해효소로서의 기능을 정상적으로 수행했으며, 특히 과도하게 축적된 병인단백질(예: 알츠하이머병에서 비정상적으로 응집/축적되는 타우, tau)을 선택적으로 분해하는데 도움을 주는 것으로 나타났다. 이 과정에서 정상적인 세포 기능에는 큰 영향을 주지 않았다.

이번 연구에서는 프로테아좀이 단지 세포 안에서만 작동하는 것이 아니라 EV를 통해 다른 세포로 전달되며, 개체 차원에서 단백질 항상성을 조절하고, 병의 원인이 되는 단백질을 제거하는 데까지 역할을 확장할 수 있다는 새로운 생물학적 패러다임을 제시했다. 

연구팀 관계자는 "향후 EV를 활용한 약물전달 시스템 개발에도 큰 도움을 줄 수 있으며, 알츠하이머병 등 단백질의 이상적 축적으로 인해 발생하는 다양한 질병에 대한 혁신적인 치료 전략을 마련하는 데에도 중요한 발판이 될 것"이라고 기대했다. 

연구결과는 국제 학술지 Journal of Extracellular Vesicles (IF 16.0)에 2025년 5월 19일자로 게재되었다.

출처 : 이코노미사이언스(https://www.e-science.co.kr)