김동현 교수팀, 장 상피 재생과 장내 마이크로바이옴의 상호작용 연구성과
[베리타스알파=김하연 기자] 서울대 의과대학 김동현 교수 연구팀은 NFAT5라고 하는 특정 단백질이 장내 미생물 구성을 조절함으로써 장상피 세포의 항상성을 유지하는 데 중요한 기여를 하고 있으며, 해당 단백질 발현이 감소하면 크론병이나 궤양성 대장염과 같은 염증성 장질환의 발병이 높아질 수 있다는 사실을 새롭게 규명했다.
염증성 장질환(Inflammatory bowel disease, IBD)은 장에서 만성 염증 반응이 재발과 호전을 반복하는 질환으로 최근 서구화된 식생활에 의해 국내에서도 환자의 수가 빠르게 증가하고 있다. 해당 질환은 유전적 요인, 환경적 요인, 면역세포 조절 장애, 장내 미생물의 불균형 등 다양한 요인들이 복합적으로 작용해 발생하며, 이러한 발병 원인의 복잡성으로 의해 치료가 쉽지 않은 것으로 알려져 있다. 따라서 구체적으로 어떠한 작용 기전으로 인해 염증성 장질환이 생기는가를 파악하는 것이 효과적인 염증성 장질환 치료에 중요하다.
Nuclear factor of activated T cells (NFAT5)는 세포가 삼투압이 높은 환경에 노출되는 경우 세포를 보호하기 위해 내부 삼투압을 높이는데 관여하는 유전자들을 증가시키는 것으로 알려진 전사인자 단백질이지만 우리가 먹고 마시는 음식과 물이 통과하는 소화기관에서의 어떠한 역할을 할지는 알려진 바가 없었었다.
본 연구팀은 장에서의 NFAT5의 기능을 밝히기 위해 다양한 방식으로 해당 단백질의 발현을 조절해 본 결과 장의 표면을 엎고 있는 상피 세포의 분열과 분화에 중요한 역할을 하며, 대장염 동물 모델을 통해서는 NFAT5 발현의 저하가 대장염을 악화시킬 수 있음을 확인했다. 세부적으로는 전사인자인 NFAT5가 단백질의 항상성 유지 기능을 하는 것으로 알려진 열충격단백질(heat shock protein) 70 (HSP70) 발현을 유도한 것이 상피 세포의 생존과 분화를 촉진에 관여한다는 기전을 밝혔으며, 이로 인해 분화된 상피 세포가 장관 내부로 분비하는 물질에 차이가 나는 상황이 장내 미생물의 종류에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 특히 중요한 사실은 정상적인 NFAT5 단백질의 존재로 인해 결정되는 장내 마이크로바이옴은 장벽 기능에 관여하는 구조물을 튼튼하게 유지시키는 쪽으로 기여하는 반면, NFAT5의 발현이 감소했을 때의 장내 마이크로바이옴은 장벽을 느슨하게 조절해 장내 미생물이 인체 내부로 쉽게 침투함으로써 염증성 장질환 발병을 악화시킬 수 있다는 사실을 규명했다.
본 연구는 기존에 몰랐던 NFAT5의 새로운 기능을 밝혔을 뿐만 아니라 해당 단백질의 발현이 몸안의 마이크로바이옴 구성에 결정적인 역할을 하며, 또한 어떠한 마이크로바이옴 구성을 가졌느냐가 염증성 장질환 발병에 결정적인 역할을 할 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서는 음식과 같은 환경적인 요소가 결정적인 역할을 하는 장내 마이크로바이옴 구성이 유전적인 요인으로 인해서도 변화할 수 있으며, 이렇게 조절되는 장내 마이크로바이옴이 염증성 장질환 발병에 중요하게 기여한다는 내용으로 유전에서 환경까지 기존에 알려진 염증성 장질환의 복잡한 발병 원인을 설명하는 하나의 사례라고 할 수 있다. 이러한 결과는 복잡한 원인으로 인해 온전한 치료가 쉽지 않은 염증성 장질환의 치료에 있어 NFAT5 단백질의 발현량을 중심으로 한 치료 전략 수립이 효과적일 수 있음을 보여주는 결과로 보여진다.
이번 연구는 카톨릭대 의과대학 창의시스템의학연구센터 김완욱 교수(류마티스내과) 연구팀과의 협업을 통해서 이뤄졌으며, 기초의학 분야 국제적인 학술지인 저널 오브 클리니컬 인베스티게이션(The Journal of Clinical Investigation, IF 13.6)에 2025년 7월 15일 온라인 선 게재(In-Press Preview) 됐다.
NFAT5의 기능에 대한 모식도. NFAT5는 HSP70 발현을 야기하며, 이는 장 상피 세포의 분열 및 분화를 촉진하고, 이로 인해 장내 마이크로바이옴 구성이 조절된다. 이러한 정상적인 상태의 장내 마이크로바이옴 구성은 장 방벽을 튼튼하게 유지시킨다 (장 항상성 유지). 그에 반해 NFAT5/HSP70 발현의 감소는 이러한 장 표면이 느슨해지면서 염증성 장질환 발병에 취약해진다. /사진=서울대 제공
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출처: https://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=565359
염증성 장질환(Inflammatory bowel disease, IBD)은 장에서 만성 염증 반응이 재발과 호전을 반복하는 질환으로 최근 서구화된 식생활에 의해 국내에서도 환자의 수가 빠르게 증가하고 있다. 해당 질환은 유전적 요인, 환경적 요인, 면역세포 조절 장애, 장내 미생물의 불균형 등 다양한 요인들이 복합적으로 작용해 발생하며, 이러한 발병 원인의 복잡성으로 의해 치료가 쉽지 않은 것으로 알려져 있다. 따라서 구체적으로 어떠한 작용 기전으로 인해 염증성 장질환이 생기는가를 파악하는 것이 효과적인 염증성 장질환 치료에 중요하다.
Nuclear factor of activated T cells (NFAT5)는 세포가 삼투압이 높은 환경에 노출되는 경우 세포를 보호하기 위해 내부 삼투압을 높이는데 관여하는 유전자들을 증가시키는 것으로 알려진 전사인자 단백질이지만 우리가 먹고 마시는 음식과 물이 통과하는 소화기관에서의 어떠한 역할을 할지는 알려진 바가 없었었다.
본 연구팀은 장에서의 NFAT5의 기능을 밝히기 위해 다양한 방식으로 해당 단백질의 발현을 조절해 본 결과 장의 표면을 엎고 있는 상피 세포의 분열과 분화에 중요한 역할을 하며, 대장염 동물 모델을 통해서는 NFAT5 발현의 저하가 대장염을 악화시킬 수 있음을 확인했다. 세부적으로는 전사인자인 NFAT5가 단백질의 항상성 유지 기능을 하는 것으로 알려진 열충격단백질(heat shock protein) 70 (HSP70) 발현을 유도한 것이 상피 세포의 생존과 분화를 촉진에 관여한다는 기전을 밝혔으며, 이로 인해 분화된 상피 세포가 장관 내부로 분비하는 물질에 차이가 나는 상황이 장내 미생물의 종류에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 특히 중요한 사실은 정상적인 NFAT5 단백질의 존재로 인해 결정되는 장내 마이크로바이옴은 장벽 기능에 관여하는 구조물을 튼튼하게 유지시키는 쪽으로 기여하는 반면, NFAT5의 발현이 감소했을 때의 장내 마이크로바이옴은 장벽을 느슨하게 조절해 장내 미생물이 인체 내부로 쉽게 침투함으로써 염증성 장질환 발병을 악화시킬 수 있다는 사실을 규명했다.
본 연구는 기존에 몰랐던 NFAT5의 새로운 기능을 밝혔을 뿐만 아니라 해당 단백질의 발현이 몸안의 마이크로바이옴 구성에 결정적인 역할을 하며, 또한 어떠한 마이크로바이옴 구성을 가졌느냐가 염증성 장질환 발병에 결정적인 역할을 할 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서는 음식과 같은 환경적인 요소가 결정적인 역할을 하는 장내 마이크로바이옴 구성이 유전적인 요인으로 인해서도 변화할 수 있으며, 이렇게 조절되는 장내 마이크로바이옴이 염증성 장질환 발병에 중요하게 기여한다는 내용으로 유전에서 환경까지 기존에 알려진 염증성 장질환의 복잡한 발병 원인을 설명하는 하나의 사례라고 할 수 있다. 이러한 결과는 복잡한 원인으로 인해 온전한 치료가 쉽지 않은 염증성 장질환의 치료에 있어 NFAT5 단백질의 발현량을 중심으로 한 치료 전략 수립이 효과적일 수 있음을 보여주는 결과로 보여진다.
이번 연구는 카톨릭대 의과대학 창의시스템의학연구센터 김완욱 교수(류마티스내과) 연구팀과의 협업을 통해서 이뤄졌으며, 기초의학 분야 국제적인 학술지인 저널 오브 클리니컬 인베스티게이션(The Journal of Clinical Investigation, IF 13.6)에 2025년 7월 15일 온라인 선 게재(In-Press Preview) 됐다.
NFAT5의 기능에 대한 모식도. NFAT5는 HSP70 발현을 야기하며, 이는 장 상피 세포의 분열 및 분화를 촉진하고, 이로 인해 장내 마이크로바이옴 구성이 조절된다. 이러한 정상적인 상태의 장내 마이크로바이옴 구성은 장 방벽을 튼튼하게 유지시킨다 (장 항상성 유지). 그에 반해 NFAT5/HSP70 발현의 감소는 이러한 장 표면이 느슨해지면서 염증성 장질환 발병에 취약해진다. /사진=서울대 제공
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