비만은 당뇨와 같은 대사질환을 악화시킬 수 있다. 엔도트로핀은 비만과 대사질환 간 연결고리 역할의 신호 물질로 알려져 있는데, 천연물로 이 엔도트로핀의 생성 자체를 차단할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 비만으로 촉발되는 대사질환을 근본적으로 해결할 수 있는 치료 전략으로 주목받고 있다.

UNIST 생명과학과 박지영 교수팀은 천연물 유래 약물인 니제리신이 비만 지방조직에서 배출되는 엔도트로핀의 생성을 억제해 섬유염증과 인슐린 저항성을 동시에 개선한다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다.

비만한 지방조직은 저산소 상태에 놓이면서 섬유화와 만성 염증이 유발되고, 이 과정에서 엔도트로핀이 과도하게 생성된다. 엔도트로핀은 지방세포를 둘러싼 콜라겐 단백질이 잘려나온 조각으로, 지방조직 기능을 저하시켜 당뇨와 같은 대사질환을 악화시키는 신호 물질로 알려져 있다.

연구팀이 밝혀낸 바에 따르면, 니제리신은 콜라겐(COL6A3)의 특정 부위에 결합해, 절단 효소의 접근을 차단하는 방식으로 엔도트로핀 생성을 막아낸다. 콜라겐이 잘려지기 위해서는 가위 역할의 단백질 분해 효소가 달라붙어야 하는데, 니제리신이 그 자리를 먼저 차지해 버리는 것이다. 

연구팀은 “이러한 작용 방식은 기존의 대사질환 치료제가 간접적으로 염증을 줄이거나 유전자 발현을 조절하는 방식과 달리, 병리적 신호의 ‘출발점’을 직접 차단하는 전략이라는 점에서 큰 의미가 있다”라고 설명했다. 

실제 고지방식을 먹여 비만해진 쥐에 니제리신을 투여한 결과, 간이나 신장 기능 지표 이상 없이 지방조직의 섬유화와 염증 반응이 줄어들었다. 또 공복 혈당이 약 30% 감소하고 인슐린 감수성이 뚜렷하게 개선됐다. 

한편, 연구팀은 1,000여 종의 천연 화합물을 단계적으로 스크리닝해 지방조직의 저산소 환경에서 엔도트로핀 생성을 안정적으로 억제하면서도 단백질 분해 효소에는 직접 작용하지 않는 물질인 니게리신을 최종 후보로 낙점했다. 니제리신은 미생물인 방선균이 만드는 천연 물질이다.

박지영 교수는 “엔도트로핀 생성을 직접 억제하는 새로운 분자 기전이 밝혀진 만큼 비만과 당뇨뿐 아니라 지방조직 섬유화가 동반되는 다양한 대사질환 치료로 확장될 수 있을 것”이라고 기대했다. 

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 그 결과는 관련분야 최상위 저널인 ‘실험과 분자의학(Experimental & Molecular Medicine)’에 3월 5일 온라인 게재됐다.