위치가 전부인가요?

콜레스테롤은 세포막의 필수 구조 구성 요소이며, 세포 과정의 조절자 역할도 할 수 있습니다.

연구자들은 콜레스테롤이 이온 채널 및 G 단백질 결합 수용체와 같은 원형질막 내 필수 단백질의 구조와 기능을 조절한다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다. 또한 원형질막 내부 전단지의 콜레스테롤이 신호 단백질에 결합하여 세포 신호를 조절한다는 증거도 있습니다. 그러나 콜레스테롤 수치를 부위별로 조절할 수 있는 기술은 없습니다.

최근 한 연구에서는지질 연구 저널 , 일리노이대학교 시카고 캠퍼스의 조원화 팀은 콜레스테롤 수치를 정밀하게 조절하는 기술을 개발했습니다. 조씨는 새로운 방법이 콜레스테롤 관련 질병의 치료를 개선하는 데 도움이 될 수 있는 생물의학 연구에 도움이 될 것이라고 믿습니다.

조 교수는 “수년 전 우리는 원형질막 내부 전단지의 콜레스테롤이 세포 과정을 활성화해 세포 과증식을 유발할 수 있다는 사실을 발견하고 발표했다”고 말했다. “다른 사람들도 세포 내 콜레스테롤의 부위별 작용을 보고했습니다. 따라서 우리는 콜레스테롤의 부위별 기능을 명확하게 밝히는 데 도움이 되는 도구가 필요했습니다.”

연구자들은 화학적 추출 및 메틸-베타-시클로덱스트린에 의한 콜레스테롤 농축, 스타틴에 의한 새로운 세포 콜레스테롤 생합성 억제와 같은 표준 방법을 사용할 수 있지만 이러한 기술은 콜레스테롤의 시공간적 고갈을 허용하지 않으며 세포에 독성을 나타낼 수 있습니다.

조의 방법은 유도성 단백질 이량체화 시스템과 2단계 과정에서 콜레스테롤 분해를 촉매하는 효소인 스트렙토미세스 종 콜레스테롤 산화효소의 콜레스테롤 고갈 능력을 활용합니다. 첫째, 막에 결합해야 합니다. 그런 다음 콜레스테롤은 cholest-4-en-3-one 또는 콜레스테논으로 전환됩니다.

연구자들은 콜레스테롤 산화효소의 촉매 기능에 큰 변화 없이 손상된 막 결합을 나타내는 WVR이라고 불리는 콜레스테롤 산화효소의 돌연변이체를 합리적으로 설계했습니다. 조 교수팀은 시공간적으로 유도 가능한 콜레스테롤 고갈제로서 콜레스테롤 산화효소를 원형질막에 인위적으로 표적화하는 시스템을 설계하기 위해 WVR 돌연변이를 사용했다.

연구자들은 세포 기능에서 단백질-단백질 상호 작용의 역할을 이해하기 위해 외부 자극에 반응하여 단백질 이량체 형성을 사용하는 경우가 많습니다. FRB-FKBP 이합체화 시스템은 각각 FKBP와 FRB로 알려진 라파마이신의 포유류 표적의 FK506 결합 단백질과 FKBP-라파마이신 결합 도메인을 동시에 결합할 수 있는 항진균 항생제인 라파마이신을 사용하여 이종이합체를 형성합니다. 관심 있는 단백질을 FKBP 또는 FRB에 융합할 수 있으며, 라파마이신 또는 라팔로그와 같은 유사체를 첨가하여 이량체화를 유도할 수 있습니다.

조 교수팀은 돌연변이 콜레스테롤 산화효소를 FKBP에 접합시켰다. 그들은 원형질막에 단백질을 표적으로 삼는 짧은 펩타이드 서열인 Lyn을 사용하여 FRB 도메인을 막에 도킹했습니다. 그들은 FKBP-FRB의 이량체화와 돌연변이 콜레스테롤 산화효소의 원형질막으로의 전위를 유도하는 라팔로그(rapalog)를 첨가함으로써 콜레스테롤 산화효소의 부위별 표적화를 달성했습니다. 콜레스테롤의 부위별 고갈을 통해 조 교수팀은 원형질막과 리소좀의 세포질 전단지에 있는 콜레스테롤의 다양한 기능을 명확하게 결정할 수 있었습니다.

조 교수는 “콜레스테롤은 유방암, 대장암 등 다양한 암과 연관돼 있다”고 말했다. “우리의 새로운 도구는 세포 콜레스테롤 수치와 발암성 세포 과정 사이의 기계적 연관성을 밝히는 데 매우 유용할 것입니다. 이는 결국 콜레스테롤 매개 발암 세포 과정을 조절하는 새로운 항암제 개발에 도움이 될 것입니다.”

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Aswathy N. Rai는 미시시피 주립대학교 생화학, 분자 생물학, 곤충학 및 식물 병리학과의 임상 조교수이자 학부 코디네이터입니다.