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골다공증에서 골량 손실을 예방하는 핵심 단백질이 발견되었습니다.

, 의학 편집인
최근 리뷰 : 02.07.2025
게시됨: 2024-05-31 10:51

뼈가 다공성으로 약해지는 골다공증은 골격 건강에 심각한 위협이 됩니다. 뼈는 인체의 주요 구조적 지지대로서 필수적인 지지력을 제공합니다. 골량이 감소하면 이러한 지지력이 약화될 뿐만 아니라 전반적인 기능도 저하되어 삶의 질이 저하됩니다.

고령 인구에서 골다공증 발생률이 증가함에 따라 장기 요양을 위한 의료 자원에 대한 부담이 커지고 있습니다. 따라서 골다공증 발생에 기여하는 기전을 이해하고, 장기적인 영향을 최소화하기 위한 효과적인 표적 치료법을 개발하는 것이 중요합니다.

조골세포와 파골세포는 뼈 조직의 유지와 재형성에 중요한 역할을 하는 두 가지 유형의 세포입니다. 조골세포는 새로운 뼈 조직의 합성과 축적을 담당하는 뼈 형성 세포인 반면, 파골세포는 오래되거나 손상된 뼈 조직의 분해와 제거에 관여하는 뼈 분해 세포입니다.

파골세포의 비율이 증가하면 골다공증, 류마티스 관절염(관절 염증), 골 전이(뼈로 전이된 암)와 같은 질환에서 뼈 손실이 발생합니다. 파골세포는 면역 세포의 일종인 대식세포 또는 단핵구의 분화를 통해 생성됩니다.

따라서 파골세포 분화 억제는 골 손실을 예방하는 치료 전략으로 활용될 수 있습니다. 그러나 복잡한 골 재형성 과정을 조절하는 정확한 분자 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다.

새로운 연구에서 도쿄과학대학교의 타다요시 하야타 교수, 타쿠토 콘노 씨, 히토미 무라치 씨는 동료들과 함께 파골세포 분화의 분자적 조절을 탐구했습니다. 핵인자 카파 B 리간드(RANKL) 수용체 활성제 자극은 대식세포의 파골세포로의 분화를 유도합니다.

또한, 골형성단백질(BMP)과 형질전환성장인자(TGF-β) 신호전달 경로는 RANKL 매개 파골세포 분화 조절에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 본 연구에서 연구진은 BMP와 TGF-β 신호전달 경로를 억제하는 것으로 알려진 인산가수분해효소(인산기를 제거하는 효소)인 Ctdnep1의 역할을 규명하고자 했습니다.

해당 연구는 Biochemical and Biophysical Research Communications 저널 에 게재되었습니다.

하야타 교수는 "RANKL은 파골세포 분화의 '가속기' 역할을 합니다. 자동차를 운전하려면 가속기뿐만 아니라 브레이크도 필요합니다. 이번 연구에서 Ctdnep1이 파골세포 분화의 '브레이크' 역할을 한다는 것을 발견했습니다."라고 밝혔습니다.

연구진은 먼저 RANKL을 처리한 마우스 대식세포와 처리하지 않은 대조군 세포에서 Ctdnep1의 발현을 조사했습니다. RANKL 자극에 따른 Ctdnep1 발현 변화는 관찰되지 않았습니다. 그러나 Ctdnep1은 대식세포에서 세포질에 과립 형태로 위치하며, 다른 세포 유형에서 정상적으로 핵주위에 위치하는 것과는 달리 파골세포로 분화하는 것으로 나타났습니다. 이는 Ctdnep1이 파골세포 분화에 있어 세포질 기능을 수행함을 시사합니다.

또한, Ctdnep1의 노크다운(유전자 발현의 다운레귤레이션)은 타르트레이트 저항성 산성 인산가수분해효소(TRAP)에 양성 반응을 보이는 파골세포 수의 증가를 초래했습니다. TRAP은 분화된 파골세포의 마커입니다.

Ctdnep1의 녹아웃은 파골세포 분화를 위해 RANKL에 의해 유도되는 주요 전사인자인 "Nfatc1"을 포함한 주요 분화 마커의 발현 증가를 초래했습니다. 이러한 결과는 Ctdnep1이 파골세포 분화를 부정적으로 조절하는 "브레이크 기능"을 가지고 있음을 뒷받침합니다. 더욱이, Ctdnep1의 녹아웃은 인산칼슘 흡수 증가를 초래하여 Ctdnep1이 골 흡수를 억제하는 역할을 한다는 것을 시사합니다.

마지막으로, Ctdnep1 결핍은 BMP 및 TGF-β 신호전달을 변화시키지 않았지만, Ctdnep1 결핍 세포는 RANKL 신호전달 경로의 산물인 인산화된(활성화된) 단백질의 수치가 증가했습니다. 이러한 결과는 Ctdnep1의 파골세포 분화 억제 효과가 BMP 및 TGF-β 신호전달이 아닌, RANKL 신호전달 경로와 Nfatc1 단백질 수치의 하향조절을 통해 매개될 수 있음을 시사합니다.

전반적으로, 이러한 결과는 파골세포 분화 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 파골세포 과활성으로 인한 골 손실을 줄이는 치료법 개발에 활용될 수 있는 잠재적인 치료 표적을 제시합니다. 골 손실을 특징으로 하는 질병 외에도, Ctdnep1은 소아 뇌종양인 수모세포종의 원인 인자로 밝혀졌습니다. 저자들은 이 연구가 골 대사 이외의 다른 인간 질병으로 확장될 수 있을 것으로 낙관하고 있습니다.

하야타 교수는 다음과 같이 결론지었습니다. "이번 연구 결과는 Ctdnep1이 과도한 파골세포 생성을 예방하는 데 필수적임을 시사합니다. 이러한 결과는 인산화-탈인산화 네트워크가 파골세포 분화를 조절하는 방식에 대한 우리의 지식을 더욱 확장하고, 과도한 파골세포 활동과 관련된 골 질환의 치료를 위한 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것입니다."


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