KDM6B interacts with nucleo-adhesome components CSRP2 and TGFB1I1 to regulate EMT

인체의 모든 세포 내부에는 세포가 그 자리에 머물러 있을지 아니면 움직이기 시작할지를 결정하는, 세포의 행동을 제어하는 복잡한 화학적 스위치 시스템이 존재합니다. 건강한 조직에서 세포들은 종종 이웃한 세포들과 단단히 결합하여 조밀하고 조직화된 층을 형성합니다. 그러나 특정 질병, 특히 암의 경우, 이 세포들은 상피-간엽 이행(epithelial-to-mesenchymal transition)이라고 알려진 극적인 변화를 겪을 수 있습니다. 이 과정 동안 세포는 주변 환경에 대한 움켜쥐는 힘을 늦추고, 모양을 바꾸며, 이동할 수 있는 능력을 얻습니다. 이러한 움직임은 암이 전파되는 데 있어 결정적인 단계로, 악성 세포가 원래의 위치를 떠나 신체의 다른 부위로 이동할 수 있게 합니다. 과학자들은 세포 내 DNA 포장 구조에 붙어 있는 특정한 화학적 표식들이 이 이행 과정을 조절하는 주요 레버 역할을 한다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다. 어떤 표식은 유전자를 켜고, 다른 표식은 유전자를 끔으로써 세포의 지침을 효과적으로 다시 작성합니다. 하나의 화학적 표식을 추가하는 효소와 이를 제거하는 효소라는 두 가지 상반된 효소가 이 고도의 긴장감이 흐르는 세포 제어 게임의 핵심 플레이어로 확인되었습니다.

연구자들은 DNA 포장에 화학적 표식을 추가하는 효소와 이를 제거하는 효소, 즉 두 가지 효소에 주목했습니다. 서로 상반된 작용을 수행함에도 불구하고, 두 효소 모두 암세포의 공격적인 행동 및 환자의 불량한 예후와 연관되어 있습니다. 과학자들의 과제는 서로 모순되는 행동을 하는 이 두 효소가 어떻게 동일한 위험한 세포 이동 과정에 모두 관여할 수 있는지 이해하는 것이었습니다. 이들의 행동은 매 순간 어떤 다른 단백질들과 함께 작동하느냐에 따라 달라질 가능성이 높아 보였습니다. 이를 해결하기 위해 한 과학자 팀은 폐암 세포, 구체적으로는 A549라고 불리는 잘 알려진 세포주에 주의를 기울였습니다. 그들은 이 세포들이 이동하는 상태로의 이행을 강제로 겪게 될 때 내부에서 어떤 일이 일어나는지 확인하고자 했습니다. 이러한 변화를 유도하기 위해, 연구진은 세포들에게 조직 복구와 염증을 위한 신체의 자연스러운 신호를 흉내 내는 특정 신호 분자들을 처리하여, 세포들에게 이동을 시작하라는 명령을 효과적으로 전달했습니다.

세포가 변화하기 시작하자, 과학자들은 어떤 단백질들이 두 핵심 효소에 물리적으로 부착되는지를 알아내기 위해 세밀한 탐색을 수행했습니다. 그들은 이 효소들을 세포 밖으로 끌어낼 때 함께 붙잡고 있는 파트너들도 함께 끌어내는 방법을 사용한 뒤, 부착된 단백질을 식별하기 위해 정밀한 분석을 실시했습니다. 결과는 예상 밖이었습니다. 유전자 조절에 관여하는 일반적인 용의자들만을 발견하는 대신, 연구팀은 세포가 표면에 달라붙거나 앞으로 나아가기 위해 사용하는 구조물에서 흔히 발견되는 다수의 단백질을 발견했습니다. '국소 부착(focal adhesions)'이라고 알려진 이 구조물들은 세포의 닻이자 갈고리 역할을 합니다. 연구진은 이 효소들이 세포의 닻 단백질 네트워크, 즉 '핵-부착체(nucleo-adhesome)'라고 설명되어 온 특정 그룹과 상호작용하고 있음을 발견했습니다. 이는 세포의 이동을 위한 기계 장치가 세포의 유전적 지침을 읽기 위한 기계 장치와 물리적으로 연결되어 있음을 시사합니다.

발견된 많은 단백질 중에서도, 화학적 표식을 제거하는 효소의 특히 중요한 파트너로서 두 가지가 눈에 띄었습니다. 세포가 환경을 감지하고 반응하도록 돕는 이 두 단백질은 세포 핵 내부에서 해당 효소와 직접 협력하고 있음이 확인되었습니다. 세포가 이동하는 상태로 활발히 이행할 때 이들 사이의 연결은 더욱 강력해졌습니다. 이 파트너십이 실제로 무엇을 하는지 이해하기 위해, 과학자들은 세 가지 구성 요소(효소와 두 개의 단백질 파트너)를 각각 하나씩 일시적으로 비활성화했습니다. 그런 다음 어떤 유전자의 활동이 변하는지 관찰했습니다. 이 실험을 통해 이 삼인방이 세포 이동과 조직 재구성에 필수적인 세 가지 특정 유전자를 함께 조절한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 유전자들은 세포가 기어가는 데 사용하는 구조적 섬유와 경로상의 장벽을 허무는 도구를 만드는 지침을 제공합니다.

이 연구 결과의 중요성은 실험실 접시 너머까지 확장됩니다. 연구진은 실제 사람들에게서도 이와 동일한 패턴이 나타나는지 확인하기 위해 폐암 환자 집단의 조직 샘을 조사했습니다. 그들은 환자의 세포 내에서도 이 두 파트너 단백질이 실제로 핵 안에 위치하고 있으며, 이동하는 상태로 이행 중인 세포에서 그 존재감이 현저히 높다는 것을 발견했습니다. 이러한 관찰은 유전적 스위치와 세포의 이동 기계 사이의 물리적 연결이 단순한 실험실의 호기심이 아니라, 질병 자체의 특징임을 시사합니다. 이러한 구체적인 연결 고리를 식별함으로써, 본 연구는 암세포가 어떻게 확산 능력을 얻는지에 대한 더 명확한 그림을 제공하며, 질병의 진행을 이해하는 데 관련될 수 있는 특정 분자 경로를 강조하고 있습니다.