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자연계에서 암은 흔하게 발생하는 병이라고 할 수 없다.
대부분 다세포동물의 경우 번식활동 후 급격히 발생하는 노화에 의해 포식자에게 제거되거나 세균간염으로 죽게 된다. 또는 영양섭취의 부족으로 충분한 생명활동을 하기 전에 이미 제거 되는 경우가 많다. 이러한 자연적 현상에서 인간은 매우 예외적인 존재라고 할 수 있다. 의술과 식량생산의 발달로 인한 노화작용의 지연과 세균번식의 억제 등에 의해 인간의 평균수명이 불과 100년 정도 사이에 약 두 배 이상 증가현상을 보여 왔다. 이러한 과정에 의해 수명이 연장된 인간의 경우 대부분 암이라는 질병에 걸릴 확률이 높아지게 된다. 수명 연장과 암의 발생률간에 깊은 상관관계가 있음은 이미 널리 알려진 사실이며 현재 우리나라를 비롯한 선진국에서 암은 심혈관계를 제치고 사망률 1위를 기록하고 있으며 당분간 이러한 현상은 가속화 될 전망이다.
암과 노화의 상관관계는 이러한 인구통계학적 관점의 연구를 통해 그 상관관계를 쉽게 알 수 있다.
이에 더해서 현대 생물학 연구는 암과 노화의 상관관계가 동전의 양면 같은 관계임을 많은 분자적 수준의 연구를 통해서 증명해 내고 있다. 대표적인 항노화 단백질로 알려진 telomerase와 이 단백질이 만들어 내는 유전체 끝부분의 telomere는 생물학적 시계라는 별칭을 얻을 정도로 인간의 수명과 노화에 직접적인 관련이 있다. 그러나 대부분 암세포는 telomerase의 과발현 형질을 획득함으로 하여 노화를 억제하면서 영원히 복제를 하며 살아가게 된다. 대표적인 암억제 유전자인 p53의 경우 대부분 정상세포에서 발현이 되며 세포에 이상이 있을 경우 이것을 감지 세포의 사멸을 유도하거나 세포의 성장을 억제시키는 역할을 담당한다. 즉 정상세포는 암화로의 과정을 세포사멸 등의 과정으로 억제하는 프로그램이 내재되어 있다. 암세포의 경우 이 단백질 발현을 억제하는 기작을 작동시켜 암세포의 죽음을 막는데 이용한다. 심지어는 이 단백질의 mutation을 이용하여 세포를 죽이는 기능이 아닌 증폭하는 기능을 유발(gain of function)시켜 세포의 증식을 가속화시키기도 한다. 이러한 관계는 면역체계와 암 발생사이의 긴밀한 cross-talk으로도 잘 알려져 있다. 면역체계는 암을 억제시키는 작용을 하지만 또한 면역세포에서 발생하는 수많은 cytokine들의 기능을 암세포가 자신에게 유리하게 작용시킴으로 하여 암세포의 증식을 유발시키기도 한다. 결국 암세포는 자신을 억제시킬 수 있는 기작을 역이용하거나 억제하고 이러한 분자적 진화를 통하여 계속적인 증식을 이루어 나갈 수 있다.
위의 다양한 기작으로 생성된 암세포는 정상세포와는 다른 대사작용을 보이고 있다.
암세포의 경우 계속적인 증식을 하여야 하며 이러한 현상을 유지시키기 위하여 단백질, 지질 등 거대분자 합성을 이루어야 한다. 정상세포의 대사는 한정된 물질에서 최대에너지를 획득하는데 초점을 두는 반면 암세포의 경우 에너지 효율보다는 고분자 합성에 더 많은 초점을 두고 있다. 이러한 점 때문에 암세포의 경우 미토콘드리아를 통한 당의 완전 연소가 일어나는 정상세포와는 다르게 해당작용을 통해 당을 lactate, pyruvate 등으로 불완전 연소를 유도하며 결국 acetate등을 이용 거대 물질을 합성하는데 초점을 둔다. 과거에는 이러한 대사작용이 형질전환된 암세포의 이차적인 특징, 즉 암화된 세포가 보여주는 특징으로만 생각해왔다. 최근 암세포가 이러한 물질대사작용을 이루기 위하여 결국 oncogene 혹은 암억제인자를 이용 형질전환이 된다는 이론이 제기되고 있으며 이러한 관점은 물질대사의 이상이 암발생의 원인이라는 새로운 인과관계의 가설을 제공하고 있다.
본 연구진은 암과 노화에 관련된 다양한 인자들의 기능과 post-translational modification관련기작을 연구하고 있으며 이들 인자들의 조절작용이 대사작용을 포함한 다양한 스트레스 작용과 어떠한 상관관계가 있는 가에 많은 관심을 가지고 있다. 특히 노화와 암, 물질대사에 관련된 다양한 인자들의 acetylation, ubiquitination, phosphorylation 등 post-translational modification 작용을 많이 연구하고 있으며 관련된 인자들의 knockout mice를 이용하여 암, 노화와 물질대사의 상관관계를 in vitro 및 in vivo기작을 연구하고 있다. 또한 새로이 발견된 조절자를 타겟으로 하는 small molecules들의 screening등을 이용 새로운 약제개발을 시도하고 있다.
 그림 설명: Three major interests of LaTS
본 연구실은 크게 세 그룹으로 나누어져 있다. '노화와 암화의 연구', '세포사멸과 암화의 연구', 그리고 '물질대사와 암호의 연구'로 구성되어 있다. 궁극적으로 세포의 암화과정을 세포사멸, 물질대사, 노화의 관점에서 관찰하고 있으며 이들의 상관관계를 정립하고자 한다.
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