암, 당뇨병 및 대사장애같은 질병과 연관돼 있는 세포효소 ‘PI3KC2A’의 메커니즘이 밝혀졌다. 

세포막은 세포 내외부로 화학물질의 통과를 엄격하게 제어하는 ​​동적 시스템이다. 세포막의 구조는 막의 선택적 투과성을 제어하는 ​​단백질이 떠다니는 ‘지질의 바다’로 묘사돼 왔다.

지질은 세포 내에서 ‘분자 스위치’로 기능하는데 PI3KC2A 효소는 분자 스위치로서 작용하는 지질 생산에 관여한다. 따라서 이를 타깃으로 삼는 방법을 찾으면 약물 개발 단서를 찾을 수 있다.

독일 베를린 소재 라이프니츠분자약학연구소 연구진은 이전 연구에서 PI3KC2A가 세포 외부로부터의 리간드 또는 외부 화학신호가 표면 단백질에 결합함으로써 효소를 자극한다는 것을 확인했다. 리간드는 인슐린 및 성장인자를 포함해 세포 내 신호전달 시스템을 유발한다.

일단 활성화되면, PI3KC2A는 리간드-결합 수용체를 운반하는 엔도 사이토시스(endocytosis)라 불리는 과정을 유발하며 세포 내부로 들어가면 리간드 결합 수용체가 세포 기능을 제어하는 ​​신호전달 시스템을 일으킨다.

연구진은 세포효소나 키나아제가 세포 내에서 비활성 상태로 있을 때 세포 주위를 팔로 감싸는 것을 관찰했다. 또한 효소가 세포막의 두 성분이 동시에 같은 장소에 있을 때만 활성화되는 것도 확인했다.

이런 일이 발생하면 키나아제는 팔을 펼치고 각 팔은 두 성분 중 하나에 결합하게 된다.

몇 초 후에 이 효소는 많은 지질 신호분자를 만들기 시작해 세포 내부로 활성화된 신호전달 수용체의 흡수를 유발한 다음, 차례로 세포성장→분열→분화를 조절하는 단계를 이행했다.

연구진은 “이 연구는 세포효소가 세포 내부의 비활성 상태에서 세포막의 활성 상태로 어떻게 변하는지 설명한다. 처음으로 우리는 PI3KC2A 지질 키나아제 활성을 변화시킬 수 있는 메커니즘을 다뤘다. 앞으로 암, 당뇨병, 대사장애 약물 개발 분자를 밝힐 작정”이라고 말했다.

이 연구 논문은 ‘분자세포저널’ 최신호에 게재됐다.