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양극성 장애(Bipolar disorder) 치료 약물이 백혈병이 미치는 영향 밝혀
How an interest in bipolar disorder drugs led to a better understanding of leukemia

해외과학기술동향

2017-11-04


20년전, 리튬이 어떻게 양극성 장애를 치료할 수 있는지에 대한 관심에서 시작된 연구 프로젝트가 백혈병과 같은 혈액암의 전파와 관련된 통찰을 제공할 수 있다고 미국 연구진이 보고했다. 관련 연구는 GSK-3라고 불리는 단백질에 대한 내용으로 J. Biological Chemistry에 게재되었다 (DOI: 10.1074/jbc.M117.813527).

리튬은 양극성 장애 및 기타 기분 장애치료에 매우 효과적이라고 알려져 있다. 여전히 극히 일부의 환자에게만 부작용이 나타나고 있지만, 관련 메커니즘에 대한 이해는 매우 부족한 편이다.

1996년, 펜실바니아 대학의 Peter Klein 박사는 리튬이 GSK-3단백질의 생물학적 활성을 억제한다는 사실을 발견했다. GSK-3에 작동하는 리튬의 효과는 동물 세포의 발달에 영향을 준다는 것이 알려졌지만, 어떻게 정신질환과 연결되는지는 알려지지 않았다.

Peter 박사는 이후,  GSK-3 활성과 관련된 여러 가지 효과들을 조사하기 시작했다. 이를 위해 박사는 GSK-3를 없애버린 세포가 어떻게 다른 단백질을 변화시키는지를 살펴보았다. 기분 장애는 관련된 신호전달 경로(pathways)와 병리학 측면에서 매우 다방면하게 다르게 나타나기 때문에 정확하게 특정한 신호전달 과정을 파악하는 것은 매우 어렵다.

연구진은 질량 분석기를 이용해서 GSK-3가 완전히 기능하는 마우스 배아 줄기 세포와 유전학적으로 GSK-3을 없애버린 세포에서 단백질의 인산화 정도를 비교했다. 인산화 단백질체학이라고 불리는 엄청난 데이터는 GSK-3에 의해 인산화되는 단백질을 찾아낼 수 있었다고 연구진은 말했다.

연구진이 데이터 분석을 통해 밝혀낸 사실은 다음과 같다. 기존 지식에 따르면 GSK-3는 특정 아미노산 서열을 포함하는 단백질만을 인산화 시켰지만, 이번 연구 결과는 GSK-3에 의해 인산화되는 단백질 대부분이 알려진 아미노산 서열을 가지고 있지 않았다는 점이다. 주목할 점은, 이번에 발견된 인산화 단백질은 스플라이싱 인자(splicing factors)라 불리는 그룹에 포함되어 있었다 것. 이들 그룹들은 mRNA의 여러 섹션을 연결하여 인코딩 단백질을 변환시키는 역할을 한다. 연구진은 GSK-3의 결핍은 200여개 이상의 mRNA의 스플라이싱 패턴을 변화시켰다고 보고했다.  

GSK-3가 RNA 스플라이싱에 영향을 미칠 수 있다는 발견은 백혈병과의 예기치 못했던 연관성을 밝히는데 도움이 되었다. 최근 GSK-3에 의해 인산화되는 것으로 밝혀진 몇 가지 요인들은 급성 골수성 백혈병에서 돌연변이가 일어난다고 알려져 있다. 이 때문에 비정상적인 스플라이싱은 조절되지 않는 백혈구 증식의 원인이 된다. 이번 발견은 리튬 복용이 백혈구 세포를 증가시키는 이유를 설명해 준다.

따라서 연구진은 향후 GSK-3가 어떻게 건강한 혈액 세포와 백혈병 세포의 성장에 영향에 줄 수 있는지 살펴볼 예정이라고 밝혔다. 하지만 연구진은 GSK-3가 RNA 스플라이싱에 미치는 효과와 양극성 장애와 관련이 있는지 알지 못한다라고 말했다. 이를 위해서는 리튬의 유무에 관계없이 뉴런 세포에서 mRNA에 대한 GSK-3의 효과를 확인하기 위한 연구가 진행되어야 한다는 것이 연구진의 설명이다.  

  • 관련연구자

    Peter Klein

  • 관련기관

    University of Pennsylvania

  • 과학기술분류

    보건의료, 생명과학, 화학

  • 본문키워드(한글)

    리튬, 단백질 인산화, 질량 분석기, 양극성 장애, 백혈병

  • 본문키워드(영문)

    Lithium, protein phosphorylation, mass spectrometer, bipolar disorder, leukemia

  • 원문언어

    영어

  • 국가

    미국

  • 원문출판일

    2017-10-31

  • 출처

    https://phys.org/news/2017-10-bipolar-disorder-drugs-leukemia.html