우리 세포가 폐기물을 처리하는 방식과 이를 제어하는 ​​방법

재활용은 항상 세포에서 발생합니다. 자가포식이라는 과정에서 더 이상 필요하지 않은 세포 구성 요소는 막으로 둘러싸여 기본 구성 요소로 분해됩니다. 이 중요한 과정은 유해한 집합체의 형성을 방지하고 영양분을 다시 이용할 수 있게 만듭니다.

프라이부르크 대학의 CIBSS 우수 클러스터의 클라우딘 크라프트 교수와 프랑크푸르트의 막스 플랑크 생물물리학 연구소의 플로리안 윌플링 박사가 공동으로 이끄는 연구팀은 이제 자가포식을 시작하는 데 필요한 조건을 발견했습니다.

그들은 또한 이러한 조건을 인위적으로 만들어내 효모 세포에서 분해되지 않는 분자의 분해를 촉발하는 데도 성공했습니다.

이런 식으로 자가포식을 표적으로 삼는 것은 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환에서 플라크를 형성할 수 있는 응집체의 분해를 촉진하고 암 치료의 효능을 개선하는 데 유망한 접근 방식입니다.

해당 연구는 과학 저널인 Nature Cell Biology 에 게재되었습니다.

자가포식을 시작하는 데 필수적인 약한 분자 상호작용

자가포식을 통한 세포 구성요소의 분해가 일어나기 위해서는 먼저 폐기물로 인식되어야 합니다. 이는 수용체 및 기타 어댑터 분자에 의해 수행됩니다. 그러나 이전에는 이러한 분자가 후속 단계를 정확히 어떻게 유발하는지 알려지지 않았습니다. Kraft는 “이제 우리는 수용체가 자가포식을 시작하기 위해 폐기될 물질에 약하게 결합해야 한다는 것을 보여줄 수 있게 되었습니다.”라고 설명했습니다. "너무 강하게 바인딩하면 프로세스가 시작되지 않습니다."

처음에는 직관에 어긋나는 것처럼 들리는 현상이 연구원들에 의해 살아있는 효모 세포와 세포 배양에 있는 인간 세포에 대한 컴퓨터 시뮬레이션과 실험의 도움으로 설명될 수 있습니다. 즉, 약한 결합으로 인해 수용체가 이동성을 유지하고 무작위 클러스터를 형성하게 됩니다. "임계 농도 지점에 도달하면 상 분리가 발생합니다. 어댑터 분자가 함께 모여 물 속의 기름과 유사한 작은 물방울을 형성합니다"라고 Wilfling은 설명합니다. "이러한 액체 축적은 자가포식과 관련된 다른 모든 분자를 위한 유연한 플랫폼 역할을 하는 개별 분자와는 다른 물리적 특성을 가지고 있습니다."

프로세스를 인위적으로 제어할 수 있음

가설을 검증하기 위해 연구자들은 일반적으로 세포가 분해될 수 없는 효모 세포에 바이러스 입자를 도입했습니다. 자가포식 수용체가 약하게 결합할 수 있도록 바이러스 입자를 변형함으로써 연구자들은 바이러스 단백질의 분해를 촉발할 수 있었습니다. 그러나 수용체가 강하게 결합하도록 표면을 변형하면 분해가 일어나지 않았습니다. Kraft와 Wilfling은 "이 결과는 우리가 살아있는 세포의 화물 분자의 자가포식에 구체적으로 개입할 수 있다는 것을 보여주기 때문에 유망하다"고 요약했습니다.

이 연구는 독일 연구 재단(EXC-2189; SFB 1381; SFB 1177; 450216812; 409673687; GRK 2606), Horizon 2020 프로그램에 따른 유럽 연구 위원회(ERC 769065), 막스 플랑크 협회, 유럽 연합(ERC 101041982)의 자금 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250107171721.htm