[어니스트뉴스=손시훈기자] 성호르몬이 동물의 성(性)적인 성숙뿐만 아니라 발육기의 성장도 조절한다는 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 

중앙대 현서강 교수(37세)와 서울대 김빛내리 교수(42세)가 주도하고, 김화 박사(제1저자)가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(신진연구)과 리더연구자지원사업(국가과학자)의 지원으로 수행되었고, 생명과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘유전자와 발생(Genes and Development)’지 최신호(7월 4일자)에 게재되었다. (논문명 : Conserved microRNA miR-8 controls body size in response to steroid signaling in Drosophila)

[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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