건국대학교 이만열 교수(첨단바이오공학부) 연구팀이 성인 체세포가 유도만능줄기세포(iPSC)로 전환되는 과정에서 발생하는 새로운 에너지 대사 기전을 규명했다. 이번 연구 성과는 재생의학 분야의 세계적인 학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’(IF=12)에 게재되었으며, 생물학연구정보센터(BRIC)가 선정하는 ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’에도 등재되며 그 중요성을 인정받았다.
논문 제목은 ‘Changes in mitochondrial thymidine metabolism and mtDNA copy number during induced pluripotency’이다. 연구팀은 세포의 에너지원 생산의 핵심인 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 복제 과정에 주목했다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 효소가 TK2(Thymidine Kinase 2)인데, 이는 DNA 합성에 필요한 뉴클레오타이드를 만드는 데 필수적인 효소다.
실험 결과, TK2 발현은 세포가 역분화하여 줄기세포성(stemness)을 획득하는 과정에서는 감소하고, 반대로 분화 단계에서는 다시 증가하는 사실이 확인됐다. 또한 이 조절 과정에는 SIRT1-p53 유전자 축이 작동한다는 점이 새롭게 밝혀졌다. 이는 TK2가 단순히 미토콘드리아 DNA 복제 효소에 그치지 않고, 세포 운명을 결정하는 핵심 조정자 역할을 한다는 것을 보여준다.
이만열 교수는 "이번 성과는 세포 운명을 바꾸는 과정에서 에너지 대사가 얼마나 정교하게 작동하는지 보여주는 중요한 사례"라며 "앞으로도 학제 간 공동연구를 통해 난치성 질환 극복과 첨단 재생의학 발전에 기여하겠다"고 밝혔다.
이번 연구는 세포의 대사 변화가 단순한 에너지 전환을 넘어 세포 분화와 줄기세포성 유지 같은 근본적 생물학적 과정에 깊게 관여한다는 사실을 입증한 것이다. 이는 줄기세포의 대사적 특성을 이해하는 데 중요한 단서를 제공했으며, 향후 정밀의학과 재생의학 분야에서 새로운 치료 전략을 마련하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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