한국의 우수 연구자
이진우 (Lee, Jin Woo) MD, MS, PhD
연세대학교 의과대학
Downregulation of the RNA-binding protein PUM2 facilitates MSC-driven bone regeneration and prevents OVX-induced bone loss, Journal of Biomedical Science, 30:26 (2023)
『RNA 결합 단백질 PUM2의 억제는 골재생을 촉진하고 골결손을 방지한다.』


1. 논문내용의 간략한 요약

 

골다공증은 주로 골수 내 활성화된 파골세포와 조골세포의 불균형으로 발생합니다. 특히, 고령층에서는 증가된 파골세포와 감소된 조골세포 뿐만 아니라 골수 내 지방세포의 증가가 전체 골량을 감소시키는 주된 원인이기도 합니다. 즉, 조골세포와 지방세포로 분화할 수 있는 골수 내 중간엽 줄기세포(Mesenchymal stem cell; MSC)가 고령층에서는 지방세포로 분화되는 비중이 늘어나거나, 노화(Senescence)로 인하여 줄기세포로 작용할 수 없게 되며 골조직 내 전체 골량의 감소를 일으키게 됩니다. 
  중간엽 줄기세포의 항상성을 유지하기 위해서는 세포내 유전자 조절이 중요하며, 최근들어 다양한 학문의 발달로 인해 RNA 결합 단백질들이 유전자 조절의 다양한 범위에 작용한다는 사실이 보고 되고 있습니다. 본 연구에서는 RNA 결합 단백질인 PUM2가 조골세포 전사인자인 distal-less homeobox 5 (DLX5)의 mRNA에 결합하여 DLX5의 활성을 억제하는 기전을 규명하였습니다. 또한, PUM2가 억제된 중간엽 줄기세포의 이식을 통해 마우스 두개골 손상부의 재생이 촉진됨을 확인하였으며, 난소적출마우스에 PUM2가 억제된 바이러스의 주입이 골결손을 방지하는 효과를 가져옴을 확인 할 수 있었습니다.


2. 연구과정에서 나누고 싶은 내용


본 논문에서 소개한 PUMILIO (PUM) 단백질은 mRNA의 specific sequence에 binding하는 RNA-binding protein으로, PUM-1과 PUM-2가 존재합니다. 처음엔, 이들의 기능을 밝히는 연구를 동시에 수행하였습니다. 특히, PUM1의 경우 세포의 노화에 관여한다는 것만 알려진 채로 그 메커니즘은 밝혀진 바 없었기에 이를 밝히고자 하였고, 저희 연구실에서 주로 다루는 중간엽 줄기세포 (MSC)에서의 기능은 전무하여 연구를 시작하였습니다. PUM1의 경우 알려진 바와 같이 중간엽줄기세포에서 역시 노화와 자가 증식능에 관여하는 표현형을 관찰함으로써 가설과 부합되는 결과를 도출하여 이에 대한 메커니즘 연구를 진행, 곧 PUM-1에 대한 연구 결과는 Cell death and differ. 저널에 논문을 투고하였습니다. 그러나 PUM2의 경우, 저희가 생각한 가설과는 다른 결과가 나왔고, 여러 표현형 관찰을 통해 MSC의 분화, 특히 뼈 분화에 영향을 미친다는 사실을 알게 되었습니다. 이러한 현상을 토대로 새로운 가설을 세우게 되었고 메커니즘 연구와 함께 동물실험에서도 유의미한 결론을 도출하게 되었습니다. 사실 PUM2 단백질의 기능은 알려진 바가 많이 없었기 때문에 In vitro 실험만으로도 학문적 가치는 있었지만, 실제 동물에서도 그 효과가 입증되는지 궁금했고, 정말로 본 연구실에서 수행한 기초연구가 전임상, 더 나아가 임상에서까지 활용될 가능성이 있는지 검증하기 위해서 2~3년의 시간을 동물실험에 할애하여 그 유효성을 입증하였습니다. 


3. 앞으로의 연구활동 계획 


고령화사회로 접어들면서 근골격계질환의 증가는 삶의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 의료비의 막대한 지출을 동반하게 됩니다. 지금까지도 그랬듯이, 근골격계 관련 질환 분야에서 중간엽줄기세포를 활용한 연구를 꾸준히 수행함으로써 고령화 사회가 반드시 이겨내야 할 건강증진에 기여할 수있는 연구를 할 예정입니다.


4. 끝으로 후배 연구자들에게 하시고 싶은 말씀


연구를 수행하고 결론을 도출하기까지 방법과 노력의 과정은 개개인 모두 다를 수 있지만, 오랜 경험을 통해 터득한 사실은 서로 협력할 때 더 좋은 결과가 나올 가능성이 높다는 것입니다. 정직하게 발견한 결과를 기술하고 서로 조언하며 협력하는 연구의 자세로 더 나은 발견을 도출할 수 있기를 기원합니다.





2023-05-04 오전 12:00:00 조회수 : 283