새로운 연구에 따르면 심장 재생에서 미토콘드리아 단백질의 핵심 역할이 밝혀졌습니다.

미토콘드리아는 세포가 제대로 기능하는 데 필요한 에너지를 공급하는 데 중요한 역할을 합니다. 미토콘드리아에서는 CI-CV라고 불리는 5개의 복합체로 구성된 호흡 사슬에서 에너지가 생산됩니다. 이러한 복합체는 슈퍼 복합체로 조립될 수 있지만 이 프로세스의 역할과 제어에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

새로운 연구에서는 초복합체 조립 메커니즘을 조사하고 미토콘드리아 조립 인자가 심장 조직 재생에 미치는 중요한 영향을 밝혀냈습니다. 이 연구는 국립심혈관연구센터(CNIC)의 José Antonio Henriques 박사와 CNIC의 객원 과학자인 스위스 베른 대학교의 Nadia Mercader 박사가 공동 주도했습니다.

Developmental Cell 저널에 발표된 연구에 따르면 Cox7a 단백질 계열의 구성원은 CIV 이량체 조립에서 근본적인 역할을 하며 이 조립은 적절한 미토콘드리아 기능과 그에 따른 세포 에너지 생산에 도움이 됩니다.

Cox7a 단백질 계열에는 Cox7a1, Cox7a2 및 Cox7a2l(SCAF1이라고도 함)의 세 구성원이 포함됩니다. 두 그룹의 이전 연구에 따르면 CIV에 SCAF1이 포함되어 있으면 CIII와 강력하게 연관되어 레스피라솜(respirasome)으로 알려진 호흡 초복합체를 형성하는 것으로 나타났습니다. 이러한 이전 연구에서 저자는 Cox7a2를 포함하면 결합 불능 CIV가 형성되는 반면 Cox7a1을 포함하는 CIV 분자는 결합하여 CIV 동종이량체를 형성할 것이라는 가설을 세웠습니다. 새로운 연구는 이러한 CIV 동종이량체 형성에서 Cox7a1의 역할을 실험적으로 보여줍니다.

발달세포(2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

제브라피시 모델을 사용하여 연구원들은 Cox7a1이 없으면 CIV 이량체의 형성을 방해하고 이러한 이량체의 손실이 영향을 받는 물고기의 체중과 수영 능력에 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다.

“Cox7a1은 주로 가로무늬근 세포에서 발현되는데, Cox7a1 기능 부족으로 가장 큰 영향을 받는 것은 골격근 조직이었습니다. 가로무늬 근육의 또 다른 주요 유형은 심장 근육, 즉 심근입니다.”라고 엔리케스 박사는 설명했습니다.

그러나 골격근에서 Cox7a1의 손실은 해로운 반면, 심장 근육의 결핍은 부상에 대한 심장의 재생 반응을 향상시켰습니다.

"이 결과는 이러한 단백질이 부상 후 심장의 자체 복구 능력을 활성화하는 데 핵심적인 역할을 한다는 것을 보여줍니다"라고 연구 제1저자인 Carolina Garcia-Poyatos는 설명했습니다.

Cox7a1의 기능을 더 자세히 이해하기 위해 CNIC 연구원인 Enrique Calvo와 Jesus Vazquez는 Cox7a1이 없는 제브라피시의 골격근과 심근에 대한 단백질체학 연구를 수행했습니다. 이 분석은 베른 대학의 동료들이 수행한 대사체학 연구에 의해 확장되었습니다. 이 공동 분석에서는 Cox7a1 발현이 온전한 변형되지 않은 물고기와 유의미한 차이가 있음이 밝혀졌습니다.

"이러한 결과는 미토콘드리아 초복합체의 조립에 관여하는 분자가 대사 조절에 상당한 영향을 미칠 수 있으며, 아마도 심장병 및 기타 대사 질환에 대한 새로운 치료법의 길을 열 수 있음을 시사합니다"라고 Mercader 박사는 말했습니다.

연구팀에 따르면, 이 발견은 "심장 재생과 관련된 세포 메커니즘을 이해하는 데 있어 상당한 진전을 의미하며 심장 재생 촉진을 목표로 하는 치료법 개발의 길을 제시할 수 있습니다."

저자들은 미토콘드리아 조립 인자가 대사 조절에 상당한 영향을 미칠 수 있다고 결론지었습니다.