과음이 간 손상을 일으키는 원인, 특히 알코올성 간 질환에서 미토콘드리아의 기능 장애를 일으키는 원인을 설명하는 데 큰 도움이 될 새로운 경로(메커니즘)가 밝혀졌다.
지금까지 알코올이 간 속 미토콘드리아를 손상시킨다는 사실은 잘 알려져 있었으나, 그 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았다.
미국 세다스-시나이 메디컬센터 연구 결과에 따르면 알코올이 특정 아미노산 잔기에서 특정 효소(MATα1)의 인산화 과정을 일으키는 ‘카제인 키나제 2′(CK2) 단백질을 활성화하는 것으로 나타났다.
또 이 과정이 특정 효소(MATα1)와 특정 단백질(PIN1) 사이의 상호 작용을 촉진하고, 특정 효소(MATα1)가 미토콘드리아로 이동하는 것을 막는 것으로 밝혀졌다.
연구팀에 의하면 이런 상호 작용이 발생하면 특정 효소(MATα1)가 미토콘드리아 안으로 들어가 필수 영양소를 제공할 수 없으며, 특정 효소는 분해된다.
간에 풍부한 미토콘드리아는 모든 세포의 발전소(Powerhouse)로 통한다. 간이 제대로 기능하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 하지만 과도한 알코올 섭취는 미토콘드리아의 구조와 기능을 바꿔 간 손상을 일으킨다.
연구의 수석 저자인 세다스-시나이 메디컬센터 셸리 루 박사(소화기 및 간)는 “알코올성 간 질환은 세계적으로 중대한 문제”라며 “이번 연구 결과는 알코올성 간 질환의 치료에 도움이 되는 새로운 표적 메커니즘을 뒷받침한다”고 말했다.
알코올성 간 질환을 앓는 환자는 세계적으로 계속 늘고 있다. 알코올성 간 질환은 음주 관련 사망의 주요 원인 중 하나다. 여기에는 간염, 섬유증, 간경변, 간암이 포함된다.
간경변만으로도 세계적으로 160만명이 매년 숨진다. 그 가운데 50% 이상이 알코올 남용으로 인한 사망자다. 간경변의 효과적인 치료법은 금주 외에는 아직 없다.
연구팀은 알코올성 간 질환의 미토콘드리아 손상 메커니즘을 좀 더 잘 이해하기 위해 간의 생존에 필수적인 영양소를 제공하는 특정 효소(MATα1)의 역할을 조사했다.
연구팀은 알코올성 간 질환자의 간 조직과 전임상 모델을 이용해 특정 효소(MATα1)의 수치가 미토콘드리아에서 선택적으로 낮아진다는 것을 발견했다.
연구의 제1 저자인 세다스-시나이 메디컬센터 루시아 바르비에-토레스 박사(포스트닥)는 “알코올섭취에 의한 특정 효소(MATα1)의 고갈을 확인 뒤에는 그 원인이 무엇인지 파악해야 했다”고 말했다.
연구팀은 특정 효소(MATα1)를 약화시킴으로써 이런 상호작용을 방해, 인산화 과정을 막기로 했다. 즉 두 단백질 사이의 상호 작용을 막아 미토콘드리아의 특정 효소(MATα1) 위치와 미토콘드리아 내 기능을 보호함으로써 미토콘드리아가 알코올 섭취로 인해 손상되는 것을 막았다.
그 결과 특정 효소(MATα1) 인산화 수준을 낮추기 위해 ‘카제인 키나제 2′(CK2)의 발현을 줄였을 때 똑같은 보호 작용이 나타나는 것을 연구팀은 확인했다.
이 연구 결과(Depletion of mitochondrial methionine adenosyltransferase α1 triggers mitochondrial dysfunction in alcohol-associated liver disease)는 동료감시를 거친 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 저널에 실렸다. 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다.