논문 요약

핵산의 염기를 닮았으며 methylxanthine alkaloid의 일종으로서 인간에게는 중추신경계통의 각성 효과와 이뇨효과를 가지므로 음료나 향정신성 약제 등으로 다양하게 사용되고 있는 카페인은 박테리아와 단세포 진핵생물에서는 TOR signaling 억제를 통한 세포의 성장 저해, Pkc1-Mpk1 kinase 경로를 통한 세포벽 손상 스트레스, 그리고 DNA damage repair 과정과 ATM/ATR 관련 checkpoint signaling에 영향을 줌으로써 cell cycle arrest를 방해하는 등 세포 운명을 결정짓는 중요한 영향을 미친다. 본 논문에서는 PI3K-related protein kinase나 NER 혹은 HR과 같은 DNA 손상 복구 과정에 관여하는 경로의 여러 단백질 등, 카페인의 세포 내 반응을 매개하는 매개 분자와 결정적인 타겟 분자를 소개하고, 카페인의 저해 작용에 반하는 세포의 대응 기전에 대해 논한다. 또한 카페인과 구조적으로 유사한 다른 약물들과 더불어 oxidative stress 및 다양한 toxic compounds를 포함한 타 스트레스와의 상호작용의 예를 살핌으로써 세포의 통합적 독성 제어 기전을 이해하고 활용할 수 있는 가능성을 타진한다.

교신저자

연구실 소개

우리 덕성여자대학교 약학대학 세포생물학 연구실에서는 DNA 손상 복구를 위해 세포가 이용하는 다양한 경로에 필요한 새로운 유전적 요구조건을 발견하고 각각의 조절 기전을 밝혀내어 외부환경 조건이나 세포의 상태에 따라 각기 다른 DNA 손상 복구 경로를 이용하게 되는 이유와 적합성을 이해하고, 더 나아가서는 DNA 상동 재조합 과정에서 발생하는 오류가 축적되어 유도되는 유전체 불안정화로 인한 유전적 질환에 해당하는 암이나 노화와 같은 퇴행성 질환들의 초기 발생 원인과 표적을 유전적/분자적 수준에서 밝히고자 합니다. 최근에는 카페인 등의 신호전달물질에 대한 세포의 반응 및 저항성에 영향을 미치는 유전적 요인을 분석하는 연구도 진행하고 있습니다.
DNA 상동 재조합 관련 유전자들이 단세포 진핵생물로부터 고등동물에 이르기까지 높은 유사성을 가지고 잘 보존되어 있으므로, 유전학적 연구가 용이한 효모를 모델 시스템으로 이용하여 유전체 불안정화에 관여하는 유전 인자들과 그들의 상호 조절작용을 밝힐 수 있고, 이로부터 고등동물과 인간의 유전질환 치료에 적용할 수 있는 기본적인 지식적/기술적 바탕을 수립할 수 있으리라 기대하고 있습니다.

연구 분야

– 항암 작용, 노화방지와 관련한 스트레스 및 유전체 손상 복구 과정의 조절 기전 연구
- 유전체 안정화에 관여하는 새로운 유전자/단백질 상호작용 연구
- 산화적 스트레스와 염색체 불안정성 간의 상호 조절 분자수준 규명 연구
- 카페인 등 퓨린계 신호전달물질에 대한 세포 저항성 연구
- Yeast 2-Hybrid system을 활용한 인체감염 관련 각종 단백질 인자 규명