뇌졸중, 심장마비, 외상성 뇌손상은 서로 다른 질환이지만 산소 부족으로 인한 손상이 세포 사멸이라는 파국에 도달한다는 공통적인 병태를 공유하고 있다. 이들 질환들은 조직에 충분한 산소가 공급되지 못함으로써 관련 신호전달 경로에 이상이 발생하며, 최종적으로 에너지 방출 ATP 분자의 생산이 중단되는 문제가 발생하여 세포의 사멸을 유발시킨다. 이번에 이스라엘 벤그리온대학의 과학자들이 세포의 미토콘드리아의 유전체에 인코딩되어 있는 자연 발생 펩타이드인 휴마닌(humanin)의 새로운 유도체를 활용하여 이 경로를 차단하는 효과를 입증했다. 이번 연구결과는 미국 볼티모어에서 개최된 Biophysical Society 59차 연례회의에서 발표되었다 

휴마닌은 16S ribosomal RNA 유전자인 MT-RNR2에 인코딩된 펩타이드로서 대칭이 없는 3회 꺾인 나선 구조를 보유하고 있다. 휴마닌은 미토콘드리아 내부에서는 아미노산 21개 길이로 생산되는 반면에 외부인 세포질에서는 아미노산 24개 길이로 생산된다. 휴마닌은 알츠하이머, 아폽토시스(apoptosis), IGF-1 신호 전달 연구에서 각각 개별적으로 발견되었다. 세포 시험에서 휴마닌은 신경 및 세포 보호 활성을 나타냈다. 이어진 알츠하이머, 헌팅턴, 뇌졸중 동물 모델에서도 보호 효과가 재확인되었다. 휴마닌의 이러한 효과를 이용하기 위한 연구들이 진행되었지만 외부에서 생체로 유입시켰을 때의 안정성 문제 때문에 실제 적용에 어려움이 있어왔다. 때문에 휴마닌의 구조에 기초한 보다 효과적인 새로운 유도체의 합성이 관심을 모으게 되었다.

연구를 주도한 동대학 생물물리화학과 교수이자 뉴욕 대학 초빙 교수인 Abraham Parola 박사는 “이번 연구 결과는 외상성 뇌 손상, 뇌졸중, 심근경색과 같은 괴사(necrosis) 연관 질환에 대한 새로운 약물 개발에 도움을 주는 선도 화합물을 제시하고 있다. 현재 이들 질환에 대해서는 괴사를 차단하는 형태로 작용하는 효과적인 약물은 부재인 형편”이라고 설명했다. 연구팀이 개발한 새로운 펩타이드는 괴사에 의하여 발생하는 ATP 수치의 감소에 반대로 작용하는 것으로 나타났다. AGA(C8R)-HNG17과 AGA-HNG로 명명된 휴마닌 유도체들을 괴사 유도 물질인 시안(cyanide)에 피폭되기 전에 투여하면 신경세포(PC-12, NSC-34)들을 보호하는 효과가 있는 것으로 확인되었다. 

연구팀은 생물물리학, 분자의학, 진단 외에도 이전부터 세포막의 동역학적 특성과 혈관신생 억제제의 작용 기작에 대해서 연구해왔다고 한다. 혈관신생 억제제는 암처럼 빠르게 성장하는 조직에 영양분과 산소의 공급을 차단하여 기아 사태를 유발시키는 방식으로 작용한다. Parola 박사는 “우리 연구팀이 최근에 발표한 다른 논문에서 미토콘드리아 내막에 위치한 인지질(phospholipids)인 카디오리핀(cardiolipin)이 괴사 과정에 참여하는 것으로 나타났다. 이 연구를 진행하는 동안에 우리는 항 아폽토시스(apoptosis) 효과를 나타내는 휴마닌의 유도체가 항괴사 효과도 낼 수 있는지를 시험하게 되었다”고 설명했다. 

연구팀은 외상성 뇌 손상을 유발시킨 마우스들에게 HNG17 유도체를 투여하는 생체 시험을 실시했다. 여기서 마우스들은 두개액(cranial fluid)의 누적이 감소하고, 신경성 운동 기능 손상 정도를 나타내는 신경 가혹 수치(neuronal severity scores)가 낮아지는 것으로 확인되었다. 연구팀이 시험한 펩타이드는 생체에서 자연 발생하는 휴마닌의 새로운 유도체로서 약물 전달 시스템을 이용하면 매우 이상적인 치료제가 될 수 있다고 한다. 약물 전달 시스템을 이용하면 펩타이드 약물이 별도의 물질을 사용하지 않고도 세포막을 쉽게 투과할 수 있다고 한다. 현재 연구팀은 아세트아미노펜(acetaminophen) 유도 간 괴사에 의한 허혈 증상에도 이들 펩타이드들의 효과를 시험한다는 계획이다. 또한 최근 임상 적용이 증가하고 있는 단백질 분해효소 저해제와 같은 다른 항괴사 약물과의 병용에 의한 상승 효과도 시험하고 있다고 한다. 

출처 http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150208152755.htm