지금까지 몇 가지 신호전달 단백질이 근육위축과 비대의 다양한 조건에서 활성화된다는 사실은 알고 있었지만 구체적 내용은 파악하지 못했다. 최근 미국 휴스턴대 연구팀이 선천적 면역과 염증성 신호경로를 조절하는 단백질인 TAK1이 골격근량을 조절하는 역할과 메커니즘에 대한 논문을 발표했다.
휴스턴대 약대 애쇽 쿠마르 교수는 “우리의 연구는 골격근에서 TAK1의 초생리학적 활성화가 번역 기계, 단백질 합성과 근섬유의 성장을 자극한다는 것을 보여준다”라고 말했다. 연구팀은 유전학적 접근법을 사용해 TAK1이 골격근에 신경 자극을 전달하고 근육 수축을 가능하게 하는 건강한 신경근 접합을 유지하는 데 필수적이라는 것을 입증했다.
연구팀의 아니반 로이 교수는 “연구 결과는 TAK1의 불활성화가 신경 손상, 노화, 암 악액질(cachexia)에서 관찰되는 근육 소모와 매우 유사한 신경근 접합과 심각한 근육 낭비를 일으킨다는 것을 보여준다”면서 “우리는 또한 근육 성장을 촉진하는 TAK1과 BMP 신호 경로 사이의 새로운 상호작용을 확인했다”고 설명했다.
영양소, 성장 호르몬, 근력운동은 건강한 사람에게 골격근육의 증가를 가져온다. 반면 많은 질병의 상태는 근육량 감소를 초래한다. 따라서 단백질과 오르가넬 함량을 조절하는 메커니즘을 이해하는 것은 다양한 근육 소모 조건과 신경근 장애에 대한 약물 표적을 식별하는 데 매우 중요하다.
연구팀은 골격근에서 TAK1이 정상 수준을 넘어 활성화되면 신경 손상으로 인한 과도한 근육 손실을 막을 수 있다고 보고했다. 근육량 감소는 암, 만성 폐쇄성 폐질환, 신부전, 많은 유전성 신경근 질환 같은 노화 및 말기 질환의 표준 치료에 파괴적 영향을 미친다.
로이 교수는 “근육 성장을 지원하는 데 있어 TAK1 신호 전달의 영향을 인식함으로써 많은 병리학적 조건에 대한 치료법을 개발하고 삶의 질을 향상시킬 수 있는 새로운 길을 열 수 있다”고 말했다. 앞으로 연구팀은 작은 분자를 이용한 TAK1의 활성화가 노인과 다양한 질병상태에서 근육의 성장을 촉진하고 위축을 예방하기에 충분한지 조사할 계획이다.
연구는 《네이처 커뮤니케이션》에서 발표됐다. 원제는 ‘Supraphysiological activation of TAK1 promotes skeletal muscle growth and mitigates neurogenic atrophy’.
