[연구동향] N-terminal cysteine is a dual sensor of oxygen and oxidative stress
N-terminal cysteine is a dual sensor of oxygen and oxidative stress
Proceedings of the National Academy
of Sciences of the United States
of America (PNAS), 2021
권용태 교수(의과학과) 허아정 박사후연구원(의과학과)
세포의 생존과 에너지 대사에 있어 가변적인 산소와 활성 산소의 양적 변화에 대한 적응은 세포 내 항상성 조절에 있어 필수적인 요소이지만 급성과 만성적 저산소 상황을 어떻게 바로 센싱하여 단백질 발현 기전 및 단백질 가용성이 바뀌는지에 대한 분자생물학적 기전은 잘 알려지지 않았다. 서울대학교 의과대학 권용태 교수 연구팀 (제1저자: 허아정 졸업생 및 박사후연구원)은 뇌 신경세포를 포함한 산소와 산화 스트레스에 취약한 세포 내에서 아르기닌/N-말단 경로 (N-데그론 경로)가 다양한 단백질들의 N-말단 시스테인의 산화상태를 변화를 통해 단백질의 안정성을 조절하며 이를 통해 N-말단 시스테인이 산소 센서로서 작용할 수 있게 함을 밝혔다. 이러한 기질단백질들은 평시 효소작용을 통해 프로테아좀으로 빠르게 분해되며 급성 저산소상태에서 안정화됨으로써 단백질의 본질적 기능을 수행할 수 있게 되었다. 또한 그러한 저산소 상태가 만성화되었을 경우 센서 단백질의 기능 변화를 위해 활성산소를 통한 N-말단 시스테인의 산화 상태를 변화시켜 오토파지를 통해 제거함으로써 모든 경우의 산소 가용성에 따른 변화에 대응할 수 있는 센서 시스템을 발견하였다. 이번 연구는 어떻게 세포가 산소와 관련된 스트레스를 최초로 인지하고 대비하는지에 대한 주요한 분자생물학적 단서를 제공하였다.
그림: Cys/N-degron 매개 세포 산소/산화 스트레스 감지 및 신호 전달 경로의 개략도
