근력 운동은 세포 폐기물 처리를 활성화합니다

손상된 세포 성분을 제거하는 것은 신체 조직과 장기를 유지하는 데 필수적입니다. 본 대학이 이끄는 국제 연구팀은 세포 폐기물을 정화하는 메커니즘에 대한 중요한 발견을 했으며, 근력 운동이 이러한 메커니즘을 활성화한다는 것을 보여주었습니다. 이 발견은 심부전과 신경 질환에 대한 새로운 치료법의 기초를 형성할 수 있으며, 유인 우주 임무에 대한 이점을 제공할 수도 있습니다.

근육과 신경은 세포 구성 요소가 끊임없이 마모되고 찢어지는 오래 지속되고 고성능의 기관입니다. 단백질 BAG3는 손상된 구성 요소를 제거하는 데 중요한 역할을 하며, 이를 식별하고 세포막으로 둘러싸여 "자가포식체"를 형성하도록 합니다. 자가포식체는 세포 폐기물을 나중에 분쇄하고 재활용하기 위해 수집하는 쓰레기 봉지와 같습니다. 본 대학교 세포 생물학 연구소의 요르그 회펠트 교수가 이끄는 연구팀은 근력 운동이 근육에서 BAG3를 활성화한다는 것을 보여주었습니다. 이는 손상된 세포 구성 요소를 효율적으로 결합하고 막 포위를 촉진하기 위해 BAG3를 활성화해야 하기 때문에 세포 폐기물 처리에 중요한 영향을 미칩니다. 근육 조직의 장기 보존을 위해서는 활발한 제거 또는 청소 시스템이 필수적입니다. 회펠트 교수는 "BAG3 시스템의 손상은 실제로 어린이의 근육 약화와 산업화된 서구 국가에서 가장 흔한 사망 원인 중 하나인 심부전을 빠르게 진행합니다."라고 설명합니다.

스포츠 훈련과 물리 치료에 대한 중요한 의미

이 연구는 독일 쾰른 스포츠 대학과 힐데스하임 대학의 스포츠 생리학자들이 상당한 참여를 통해 수행했습니다. 힐데스하임의 세바스찬 겔러트 교수는 연구 결과가 얼마나 중요한지 강조합니다. "우리는 이제 BAG3 시스템을 활성화하는 데 필요한 강도 수준의 근력 운동을 알고 있으므로 최고의 운동선수를 위한 훈련 프로그램을 최적화하고 물리 치료 환자가 근육을 더 잘 키울 수 있도록 도울 수 있습니다." 겔러트 교수는 또한 이러한 연구 결과를 활용하여 독일 올림픽 팀 구성원을 지원합니다.

근육에 필요한 ... 그리고 더 많은 것들

BAG3 시스템은 근육에서만 활동하는 것이 아닙니다. BAG3의 돌연변이는 샤르코-마리-투스 증후군(발견 과학자의 이름을 따서 명명)이라는 신경 질환으로 이어질 수 있습니다. 이 질병은 팔과 다리의 신경 섬유가 죽어서 개인이 손이나 발을 움직일 수 없게 만듭니다. 연구팀은 환자의 세포를 연구하여 이 증후군의 특정 증상이 BAG3 제거 과정의 잘못된 조절을 유발한다는 것을 보여주었습니다. 이 발견은 조직 보존을 위한 이 시스템의 광범위한 중요성을 보여줍니다.

예상치 못한 규제가 새로운 치료법의 길을 제시하다

BAG3 활성화를 보다 자세히 분석하면서 연구자들은 관찰한 내용에 놀랐다. "많은 세포 단백질은 인산화라고 알려진 과정에서 인산기가 부착되어 활성화됩니다. 그러나 BAG3의 경우 이 과정이 역전됩니다." 본 대학교의 학제간 연구 분야(TRA) 생명 및 건강의 일원이기도 한 요르그 회펠트 교수가 설명했다. "BAG3는 휴식 중인 근육에서 인산화되고 인산기는 활성화 중에 제거됩니다." 이 시점에서 인산가수분해효소가 주요 관심 대상이 됩니다. 인산기를 제거하는 효소입니다. 회펠트는 BAG3를 활성화하는 인산가수분해효소를 식별하기 위해 프라이부르크 대학교의 화학자이자 세포 생물학자인 마야 쾨른 교수와 협력하고 있습니다. 그녀는 "관련된 인산가수분해효소를 식별하는 것은 중요한 단계입니다."라고 말하며, "그러면 신체에서 BAG3 활성화에 영향을 미칠 수 있는 물질을 개발할 수 있습니다."라고 덧붙였다. 이 연구는 근육 약화, 심부전, 신경 질환에 대한 새로운 치료 가능성을 열어줄 수 있습니다.

우주 여행과 관련됨

BAG3 시스템에 대한 연구는 Höhfeld 교수가 이끄는 연구 부서를 통해 Deutsche Forschungsgemeinschaft(독일 연구 재단)의 지원을 받고 있습니다. 또한 Höhfeld는 유인 우주 임무의 목적에 대한 연구이기 때문에 독일 우주국으로부터 자금을 지원받고 있습니다. Höhfeld 교수는 "BAG3는 기계적 힘에 의해 활성화됩니다. 하지만 기계적 자극이 일어나지 않는다면 어떻게 될까요? 예를 들어 무중력 환경에서 사는 우주인이나 인공호흡을 받는 고정된 중환자의 경우요?"라고 지적합니다. 이러한 경우 기계적 자극이 부족하면 근육 위축이 빠르게 발생하는데, Höhfeld는 그 원인이 적어도 부분적으로는 BAG3의 비활성화 때문이라고 생각합니다. 그는 BAG3를 활성화하기 위해 개발된 약물이 이러한 상황에서 도움이 될 수 있다고 믿고 있으며, 이것이 Höhfeld의 팀이 국제 우주 정거장(ISS)에서 수행할 실험을 준비하고 있는 이유입니다. 따라서 BAG3 연구는 실제로 언젠가 화성에 도달하는 데 도움이 될 수 있습니다.

관련 기관 및 자금 확보

본 대학의 이 연구 파트너는 프라이부르크 대학, 독일 스포츠 대학, 포르슌센트럼 율리히, 앤트워프 대학, 힐데스하임 대학입니다. 이 연구는 독일 연구 재단과 독일 항공 우주 센터의 일부인 독일 우주국에서 공동으로 자금을 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240823141612.htm