호주 시드니의 가르반 의학연구소(Garvan Institute of Medical Research)의 박사과정 학생인 Freddy Yip은 인슐린 작용방식에 대한 50년 이상 지속된 중요한 퍼즐을 풀어냈다. ‘Cell Metabolism’에 발표된 이번 연구는 인슐린이 지방세포와 근육세포에서 포도당 재흡수를 촉진시키는 방식을 설명해주고 있다. 논문을 지도한 David James 교수는 “1920년대에 밴팅과 베스트가 인슐린을 발견한 후로 과학자들은 이 물질이 어떻게 작용하는가를 찾는데 많은 노력을 기울였다. 이번에 Yip은 2형 당뇨병 환자들에게 결실된 경로인 당 재흡수에 대한 인슐린의 완전히 새로운 작용방식을 밝혀냈다.”라고 설명했다.
당뇨병은 우리 몸 안에서 혈당을 조절하는 인슐린이 부족하거나 혹은 몸의 각 장기에 작용하는 인슐린이 그 기능을 제대로 발휘하지 못함으로써 당대사에 장애가 생겨 발생하는 질병이다. 그 결과 우리 몸 속의 에너지원 특히 당분의 이용이 잘 되지 않아 필요한 에너지가 부족하게 되며, 한편 사용되지 못한 당분은 혈액 중에 필요 이상으로 많이 쌓여 결국은 소변으로 배출된다.
당뇨병은 1형과 2형으로 나누어진다. 이중 1형 당뇨병은 췌장에서 인슐린을 분비하는 세포가 파괴되어 인슐린이 절대적으로 부족하여 생기기 때문에 당뇨병의 치료에 인슐린 주사가 필수적이다. 이와 달리 전체 당뇨병 환자 중 90%를 차지하는 2형 당뇨병은 췌장의 인슐린 분비세포는 파괴되지 않았음에도 당뇨병이 발생하는 증상이다. 2형 당뇨병은 보통 40세 이후에 발생하며, 비만한 경우가 많고 천천히 증상이 나타난다. 2형 당뇨병의 발생기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만 인슐린 작용이 저하되는 인슐린 저항성이 중요한 병인으로 알려져 있다. 2형 당뇨병 환자들은 인슐린 분비세포가 파괴되지 않았지만 식사 후에 췌장에서 인슐린이 충분히 생산되지 못하는 형태와 지방 및 근육조직에서 당의 재흡수나 저장에 문제가 발생한 인슐린 저항성의 2가지 형태가 있다.
이번 연구는 이 2가지 형태 사이의 교차점에 초점을 맞추고 있다. Yip은 “우리의 세포 내부에는 물질을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨주는 운동 단백질(motor protein)이 있다. 그런데 인슐린이 Myo1c라는 당 재흡수에 중요한 역할을 담당하는 운동 단백질을 활성화시킴을 확인했다.”라고 설명했다. 인슐린은 CaMKII (Ca 2+/Calmodulin-Dependent Protein Kinase II)을 매개로 하여 미오신 모터 단백질인 Myo1c를 인산화하고, 이로 인하여 당수송단백질(GLUT4)이 세포막으로 이동하게 된다고 한다. 인슐린은 우리의 지방세포에서 당 수송 단백질(GLUT1)을 작동하도록 만들어서 세포막 외부의 당을 세포의 내부로 흡수되게 만드는데, Myo1c는 이 과정 중에서 당 수송 단백질이 외부막으로 미끄러지듯이 나아가는데 도움을 준다. 정상인의 경우에는 식사 후에 당 수송 단백질의 80% 정도가 세포막으로 이동하여 세포에 당을 충분하게 한다. 그러나 2형 당뇨병 환자들은 당 수송 단백질의 10% 정도만 세포막으로 이동하게 된다.
Yip은 이번 연구가 미래의 당뇨병 연구에서 튼튼한 기초가 될 것으로 믿고 있다. 그는 “우리는 전부터 Myo1c가 당 수송 조절에 어떤 방식으로든 참여한다고 생각해왔다. 그러나 이번 연구에서는 Myo1c가 인슐린 작용의 주요 표적이며 세포막에 당 수송 단백질의 전달을 가속화시킴을 확인했다. 또한 인슐린 저항성이 발생한 환자들은 인슐린과 myo1c 사이의 신호전달이 차단된 것으로 생각하고 있다. 우리의 생각이 정확하다면 우리의 이번 연구는 새로운 치료제 개발을 위한 표적을 찾아낸 것이다.”라고 밝혔다. James 교수도 이번 연구결과를 오랜 노력 끝의 성과라고 치하하면서 “우리가 당뇨병을 완치하는 길을 찾았다고 이야기 할 수는 없지만 굉장히 유력한 단서를 찾았다고는 이야기할 수 있다.”라고 강조했다.
