이웃집과학자

과당을 많이 섭취한 생쥐에서 두드러지는 유방암 전이의 분자적 기전이 밝혀졌습니다. 그간 과당의 과다한 섭취가 대사질환 이외 유방암, 대장암, 폐암 등 여러 암의 발병과 진행에 관련이 있다는 역학적 연구 결과는 보고된 바 있지만, 그 구체적인 기전이 밝혀지지 않아 과다한 과당 섭취가 암을 직접적으로 악화시킬수 있다는 결론을 내릴 수 없었습니다.

• 과당

자연적으로 과일, 꿀 등에 존재하며, 단맛을 내는 감미료로 사용됩니다. 인스턴트 식품 소비가 증가하면서 과당의 섭취도 증가하고 있으며, 비만, 지방간, 당뇨병 등 여러 대사질환을 유발하는 원인이 됩니다. 설탕 역시 체내에서 과당으로 분해됩니다.

그런데 서울대학교 의과대학 박종완 교수 연구팀이 유방암 세포와 유방암 이식 생쥐모델을 이용해 과당에 의해 억제된 유전자의 발현이 암전이를 촉발함을 밝혀냈습니다다. 해당 연구는 <Composite Part B: Engineering >에 게재됐습니다.  

연구팀은 과당을 대사시키는 효소(KHK-C)와 구조적으로 상당히 유사하지만 과당을 대사시키지 않는 과당인산화효소(KHK-A)의 진짜 표적이 무엇인지 알아내고자 했습니다. 간 같은 대사기관을 제외한 대부분의 조직에서 이 효소가 생성되는 만큼 중요한 역할이 있을 것으로 기대한 겁니다.  

생쥐에게 과당을 섭취한 경우라도 이 효소가 지속적으로 생성되는 암 세포가 이식된 생쥐에서는 다른 기관으로의 전이가 왕성하게 일어났습니다. 이를 토대로 다양한 분자생물학 기법을 이용해 이 효소가 과당이 아닌 핵 속 단백질 YWHAH을 번역 후 변형(단백질을 구성하는 아미노산 가운데 25번 아미노산 세린 잔기를 인산화)시키는 것을 알아냈습니다.

핵 속 단백질이 변형된 결과 여러 단계를 거쳐 최종적으로 암 억제 유전자인 세포표면접착단백질(E-cadherin)의 발현이 억제되면서 암세포의 이탈을 촉발하는 것을 밝혀냈는데요. 암세포는 왕성하게 증식하던 일부 암세포가 기존에 존재하던 암 조직을 이탈, 혈관으로 진입하면서 다른 조직으로 전이되는 데 이 과정은 세포와 세포를 이어주는 접착단백질이 감소하면서 시작됩니다. 실제 이 효소에 의해 번역 후 변형이 일어나지 않는 돌연변이 단백질(YWHAH)을 가진 생쥐모델에서는 과당의 과도한 섭취에도 불구하고 암전이가 일어나지 않았습니다.

그렇다면 실제로 암환자가 어느 정도까지 과당을 섭취하는 것이 안전할까요? 과당에 의한 암전이 경로를 밝힌 이번 연구성과는 생쥐모델을 이용해 15% 가량의 과당 혼합물을 이용해 이뤄진 것으로 연구팀은 실제 암환자가 영양보충을 위해 과당이 함유된 식단을 이용하는 경우 어느 정도의 과당 섭취가 적당한지 알기 위해서는 생쥐모델이 아닌 사람에서의 임상연구가 필요하다고 설명했습니다.

이번 연구로 특히 간과하기 쉬운 식습관의 중요성을 다시금 일깨우는 메시지를 제공할 것으로 기대됩니다. 과당 과섭취에 의한 유방암의 전이가 KHK-A 신호전달계를 통해 이뤄짐을 밝혔낸 연구입니다. 이에 식재료에 많이 이용되는 과당이 비만을 포함한 대사질환 뿐만 아니라 암전이에도 관여함을 밝혀 암생물학과 암예방 분야에서 중요한 이슈가 될 것입니다. 

##참고자료##

• Kim, Jiyoung, et al. "Ketohexokinase-A acts as a nuclear protein kinase that mediates fructose-induced metastasis in breast cancer." Nature Communications 11.1 (2020): 1-20.