건국대, 유도만능줄기세포 전환 핵심 '에너지 대사 기전' 규명

이만열 교수 연구팀, 미토콘드리아 효소 TK2 조절 과정 밝혀…세포 운명 결정 메커니즘 새롭게 제시

건국대학교 첨단바이오공학부 이만열 교수 연구팀이 성인 체세포가 유도만능줄기세포(iPSC)로 전환되는 과정에서 작동하는 새로운 에너지 대사 기전을 규명했다.

이번 연구는 재생의학 분야의 세계적 학술지 Experimental & Molecular Medicine(IF=12)에 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛낸 사람들(한빛사)'에도 등재되었다.

연구팀의 논문 제목은 'Changes in mitochondrial thymidine metabolism and mtDNA copy number during induced pluripotency'로, 세포 에너지원 생산의 중심인 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 복제 과정에서 핵심 역할을 하는 효소 TK2(Thymidine Kinase 2)에 주목했다.

TK2는 DNA 합성에 필요한 뉴클레오타이드 생성을 담당하는 효소로, 세포가 역분화하며 줄기세포성을 획득할 때 발현이 크게 감소하고, 반대로 분화 단계에서는 다시 증가하는 특징을 보였다.

이 과정에서 SIRT1-p53 유전자 축이 TK2의 발현을 조절한다는 사실이 새롭게 밝혀졌으며, 이는 TK2가 단순한 미토콘드리아 DNA 복제 효소를 넘어 세포 운명 결정에 관여하는 핵심 조정자 역할을 수행함을 보여준다.

연구진은 "세포의 대사 변화가 단순한 에너지 전환을 넘어 줄기세포 유지와 분화 같은 근본적인 생물학적 과정에 깊게 개입하고 있음을 입증했다"며, 이번 연구가 정밀의학 및 재생의학 분야의 새로운 치료 전략 개발에 중요한 단초를 제공할 것으로 전망했다.

이만열 교수는 "이번 연구는 세포 운명 전환 과정에서 에너지 대사가 얼마나 정교하게 작동하는지를 보여주는 의미 있는 성과"라며 "앞으로도 학제 간 융합연구를 통해 난치성 질환 극복과 첨단 재생의학 발전에 기여하겠다"고 밝혔다.