진핵세포의 세포핵은 소포체막으로 둘러싸여진 폐쇄 공간으로, 세포질에서 생성된 전사인자 단백질들은 핵공(nuclear pore)을 통해 세포핵 안으로 들어와 유전자 발현을 조절합니다. 이러한 단백질 이동의 특성 때문에 전사인자 단백질들은 세포핵 내에 지속적으로 축적되어 과포화상태에 이르게 되므로, 세포는 기능을 완료한 전사인자 단백질들을 핵 내에서 분해하거나 핵공이나 핵막 소낭을 통해 세포질로 방출함으로써 핵 내의 단백질 농도가 적정 수준으로 유지될 수 있게 합니다 (별첨 그림1의 1, 2, 3 경로).

전사인자 단백질들의 핵 내 제거 과정이 원활히 이루어지지 않을 경우, 핵 내에 과다 축적된 전사인자 단백질들이 타겟 유전자 발현을 지속적으로 유도해 암이나 분화 이상 등의 세포 변화를 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 전사인자 단백질들이 타겟 DNA에서 이탈해 비특이적 응집체를 형성해 정상 핵단백질들의 기능을 방해하고 세포 사멸을 유발하기도 합니다 (별첨 그림1의 4 경로).

본 연구팀은 선행 연구를 통해 DNA 이탈시 안정적 구조를 유지하지 못하는 여러 호메오도메인 전사인자 단백질들은 세포에서 과다 발현 시 핵 내에서 응집체를 형성하는 특성을 가진다는 것을 밝혔습니다. 또한, 이 현상이 모든 세포에 공통적인 것이 아니라 세포의 특성에 따라 다르게 나타난다는 것도 확인했습니다.

이러한 선행연구 결과를 바탕으로 연구진은 본 연구과제를 통해 동물세포의 불용성 응집체를 형성하는 호메오도메인 전사인자 용해도를 조절하는 핵 내 인자를 발굴하고 그 생리학적 유의성을 증명하고자 합니다. 또한, 불용성 전사인자의 핵 내 양적 제어 방법을 개발하여 전사인자 양적 증가에 의해 유발되는 질병의 다양성에 대한 이해와 치료법을 제시하고자 합니다 (그림 2). 연구진은 이 연구의 성공적 수행을 통해 세포핵 내 단백질 항상성 유지 기전에 대한 학술적 이해는 물론 전사인자 과다 축적에 의해 유발되는 다양한 질병에 대한 이해와 치료법 개발의 기반을 마련할 수 있기를 기대합니다.