경상국립대학교 김광동 교수. (사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교 응용생명과학부 김광동 교수 연구팀은 피부세포 내 멜라닌 항상성과 관련한 기전으로서 멜라노좀에 대한 선택적 자가포식 기전을 규명했다.

연구 결과는 세계 유수 학술지인 '미국국립과학원회보'(영향력 지수 11.1)에 게재됐다.

멜라닌의 항상성은 피부 톤을 결정하고 피부 색소 침착 이상증 제어에 매우 중요하다. 하지만, 멜라닌 합성에 대한 연구는 비교적 자세히 연구돼 온 반면에 형성된 멜라닌의 분해 과정의 분자 기전은 거의 알려져 있지 않았다.

자가포식이란 세포 내 구성물을 세포 스스로가 분해하는 기전으로 대사질환, 신경질환, 종양 등 다양한 질병과 관련해 그 중요성이 부각돼 왔다. 특히 특정 세포소기관 또는 세포구성물만을 특이적으로 분해하는 기전을 선택적 자가포식이라고 한다. 10여 년 전부터 자가포식 활성과 피부톤의 관련성에 대한 연구결과들이 보고돼 왔으나, 직접적인 작용 기전에 대한 연구 보고는 없었다.

피부 색소인 멜라닌은 멜라노좀이라고 하는 특수 세포소기관에서 합성되고 축적되게 되는데, 김광동 교수 연구팀은 선택적 자가포식 기전을 통해 멜라노좀이 분해되는 기전을 생쥐의 흑색종 세포주 모델에서 규명했다.

열대과일인 망고스틴으로부터 유래된 대사체인 베타-망고스틴이 이미 형성된 멜라노좀을 분해하는 현상을 발견하고 멜라노파지에 관여하는 단백질들을 발굴하고 그 작용기전을 제안했다.

김광동 교수는 "기존의 피부색소 제어 소재들은 대부분이 멜라닌의 합성 과정을 억제하는 억제제들로서 피부 색소 침착 예방의 효과로 피부색소 침착 제어에는 매우 제한적이었으나, 멜라노파지를 유도하는 기전은 이미 형성된 멜라노좀을 적극적으로 분해하며 멜라노좀을 가지고 있는 특정세포에만 작용한다. 따라서 피부 침착 이상증 제어에 매우 중요할 뿐 아니라 멜라닌 색소와 관련한 흑색종, 안과 질환, 신경생물학 분야로 확장성도 기대된다"고 밝혔다.

이 연구는 한국연구재단과 농촌진흥청의 지원을 받아 수행했다.

김광동 교수는 멜라노파지를 유도하는 식물유래 소재 2종을 발굴하고 각각 삼극특허 등록을 완료했고, 그 중 1종은 국내 기업에 기술이전하고 상품화한 바 있다.

특히 김광동 교수는 "경상국립대 항노화바이오소재 세포공장 지역혁신센터의 세포공장 활용 기술을 기반으로, 멜라노파지 유도 기능성 소재의 대량생산 기술을 구축할 계획"이라고 밝혔다.

이는 유용대사체에 대한 산업화 접근성 및 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.