[사진제공=교과부 기초연구지원과]

현서강 교수(우)와 김화 박사(좌)가 해부 현미경으로 마취된 초파리를 관찰하고 있다.

사람의 중요한 유전자들이나 질병과 관련된 신호전달체계가 대부분 초파리에도 그대로 존재하고 있어, 오늘날 초파리를 이용한 연구결과는 인간의 다양한 생명현상을 이해하는데 큰 도움을 얻고 있다.

연구팀에 따르면 초파리의 성장과정도 사람과 비슷하다. 사람의 발육기에 해당하는 유충기에 초파리도 급격히 성장하고, 사람이 사춘기를 지난 후 성인이 되고 성장이 멈추는 것과 같이, 초파리도 성호르몬(엑다이손)의 수치가 최고조에 달할 때 성장이 멈추면서 성적인 성숙과정(번데기시기)에 들어간다.

그러나 지금까지 동물이 성적인 성숙을 통해 성체(成體)가 되는 과정과 발육기의 성장을 통해 최종적인 신체의 크기가 결정되는 과정이 서로 밀접한 관련이 있다는 사실은 잘 알려져 있지만, 분자유전학적으로 어떻게 상호작용하는지는 거의 알려진 바가 없다.

현서강, 김빛내리 교수 연구팀은 초파리의 성적인 성숙과정을 담당하는 대표적인 스테로이드 성호르몬(엑다이손)이 성장에 관여하는 마이크로 RNA(아주 작은 한 가닥의 RNA로, 생물체의 발생, 성장, 노화, 사멸 등 생명현상 관여 miR-8)와 그 표적유전자(USH 초파리 miR-8의 타깃유전자로, miR-8에 의해 발현이 저해됨)의 생성을 핵심적으로 조절하여 결국 초파리의 크기도 결정한다는 사실을 밝혀냈다.

연구팀은 지난 2009년 miR-8이 표적유전자(USH)를 통해 인슐린의 신호전달과 개체의 성장을 조절한다는 사실을 규명하였다(Cell, 2009. 12).

이번 결과는 그 후속연구로, 연구팀은 엑다이손이 수일간 유충기에 마이크로RNA(miR-8)의 생성을 억제하면서 동시에 USH의 생성을 향상시켜 인슐린의 신호강도의 변화를 조절하고, 결국 최종 성체의 크기를 결정한다는 것을 확인하였다.

연구팀은 초파리에 있는 miR-8을 인위적으로 결핍시키거나 과다생산하면 엑다이손 효과와 상관없이 난쟁이나 거대 초파리를 만들 수 있음을 보여, 성장을 조절할 수 있는 가능성을 열었다.
또한 USH의 양을 인위적으로 조절해도 역시 비슷한 효과를 관찰하였다. 그러나 miR-8이 아예 결실되면, 엑다이손에 의한 인슐린 신호전달이나 개체 크기 조절 작용도 사라짐을 발견하였다.

여기서 주목할 점은 마이크로RNA(miR-8)와 USH 및 인슐린 신호전달 과정이 초파리와 인간에게 공통으로 존재하여 중요한 기능을 한다는 것이다. 또한 실제 포유동물도 스테로이드계 성호르몬이 마이크로RNA(miR-8)의 생성을 억제하는 것으로 알려졌다.

따라서 이번 연구결과는 ‘스테로이드계 성호르몬 ⇢ miR-8 ⇢ USH ⇢ 인슐린 신호전달 ⇢ 개체 크기 조절’로 이어지는 과정이 인간의 사춘기 신체성장과정 및 스테로이드 호르몬 의존적 세포증식 과정에 중요한 축으로 작용할 가능성을 제시하였다.

현서강 교수는 “이번 연구성과는 성호르몬에 의한 성적인 성숙과정이 어떻게 신체성장과정과 작용하는지를 분자유전학적으로 이해하는데 밑거름이 될 것이고, 궁극적으로 최근 6년간 18배나 급증한 성조숙증과 같은 성장장애 치료에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.













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