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대구대 장원구 교수 연구팀, ‘과도한 항산화 효과 뼈 건강 저해’ 규명

항산화 효소가 조골전구세포에서 조골세포 분화 억제한다는 기전 밝혀

입력 2022-01-07 16:48 | 수정 2022-01-12 13:37

▲ 대구대학교(총장 김상호) 생명공학과 장원구 교수 연구팀이 과도한 항산화 효과는 뼈 건강을 저해한다는 사실을 규명했다.ⓒ대구대

대구대학교(총장 김상호) 생명공학과 장원구 교수 연구팀이 과도한 항산화 효과는 뼈 건강을 저해한다는 사실을 규명했다.

이번 연구는 항산화 효소인 nucleoredoxin like 1(NXNL1)이 조골전구세포 세포주 MC3T3-E1 세포에서 조골세포 분화를 억제한다는 내용이다.

활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 반응성이 높은 산소화합물로 전자쌍을 이루지 못하는 전자가 있어 공격성이 강하고 정상적인 산소 대사 중에 발생하며, 자외선·방사선에 노출되거나 스트레스에 의해 발생할 수 있다.

과도하게 축적된 ROS가 세포 내 거대분자(탄수화물, 단백질, 지방, 핵산 등)를 공격해 세포 구조를 손상하는 상태를 ‘산화 스트레스’라고 한다.

생명체는 이러한 산화 스트레스로부터 자신을 보호하기 위해 항산화 시스템을 갖추고 있다.

장 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 세포 내 ROS의 수준을 조절하는 항산화 효소가 조골세포 분화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 MC3T3-E1 세포에서 NXNL1이 발현되는지 확인했다.

그 결과 NXNL1은 growth differentiation factor 15(GDF15)에 의해 발현이 증가하고, 조골세포에서도 ROS를 감소시키는 항산화 작용을 하고 있음을 밝혀냈다.

이번 연구를 통해 MC3T3-E1 세포주의 조골세포 분화에 있어서 항산화 효소인 NXNL1은 부정적으로 작용한다는 것을 밝혀냈고, 이는 세포 내 ROS 수준을 낮춰주는 항산화 효과가 과도하게 작용해 일정 수준 이하로 떨어진다면 조골세포 분화를 감소시킨다는 것을 시사한다.

이 연구 결과는 지난 21일 국제 저명학술지인 ‘BioFactors’에 온라인판으로 게재됐다.

장원구 교수는 “본 연구 결과는 과도한 항산화 효과는 오히려 뼈 건강을 해칠 수 있다는 것을 뒷받침하고 있으며 적정수준의 산화스트레스가 있어야 건강한 뼈를 유지할 수 있다는 것을 보여주는 결과이다”고 전했다.

이어 “단순하게 항산화 효과가 뼈 건강을 해칠 수 있는 것으로 자칫 오인하면 안 되고 과도한 산화스트레스가 뼈 건강을 해칠 수 있으니 적정수준의 항산화 효과가 건강한 뼈를 유지하는데 중요한 요소이며 그 효과가 지나치게 작용하는 경우 문제가 될 수 있다는 것을 의미한다”고 말했다.

한편, 연구팀은 지난 2019년 또 다른 항산화 효소인 peroxiredoxinll(Prxll)에 의한 조골세포 분화 억제 효과에 대한 연구결과를 국제 저명학술지인 ‘Experimental Molecular Medicine (EMM)’에도 발표한 바 있다.

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