종양세포가 SIK라 불리는 단백질로 이용가능한 포도당을 탐지한다
최근에 발표된 연구에서 혈당치가 올라가면 암세포가 반응해서 빠르게 성장하도록 하는 메커니즘이 확인되었다. 바로 이게 비만같이 핏속에 만성적으로 당수치가 높은 상황에 처하게 되는 사람들이 왜 어떤 유형의 암에 걸릴 가능성이 커지는지를 설명해주는 데 도움이 되는 듯하다.

우리가 음식을 먹으면 소화가 되어 포도당 같은 작은 분자로 변해서 혈액 속으로 들어가게 된다. 피가 순환하면서 포도당을 인체의 세포에 운반해주고 세포들은 그 포도당을 연료로 이용해서 성장한다. 포도당이 효과적으로 흡수되기 위해서 인슐린이란 호르몬과 협력한다. 인슐린이 문지기같이 행동한다. 즉 인슐린이 세포 표면의 수용체에 달라붙어 포도당이 유입되도록 문(통로)을 열어 젖혀준다.

비만한 사람들은 핏속의 포도당과 인슐린의 수치가 흔히 지속적으로 높다. 이는 장기적으로 마치 희미한 배경소음같이 작용하고 인체는 그런 소음에 신경을 쓰지 않게 되어버리는데, 그로 인해 인체가 인슐린 저항성으로 변하게 된다. 문이 닫히면 포도당이 효과적으로 흡수될 수가 없게 되어 핏속에 쌓이게 되고 그렇게 포도당이 축적되면 결국은 제2형 당뇨병이 생기게 된다.

그러나 모든 세포가 다 소음에 신경을 쓰지 않게 되어버리는 것은 아니다. 실제로 연구진은 이전에 초파리의 종양세포가 적극적으로 소음에 동조하는 것을 밝혔다. 2년 전에 발표한 연구에서 그들은 초파리에게 인간의 여러 가지 암에서 활성화가 되는 Ras 유전자와 Src 유전자를 활성화하도록 조작했다. 초파리는 인간에게 있어서 물질대사와 세포 성장을 관장하는 유전자와 동일한 유전자를 많이 공유하고 있어서 이 연구에서 얻은 결과가 인간에게도 적용될 수 있는 듯하다.
종양세포가 물질대사 스위치를 켜 인슐린에 붙는 수용체 더 생산해 내
연구진은 초파리의 눈 조직에 있는 Ras 유전자와 Src 유전자를 활성화시켰다. 그들은 이들 세포에 꼬리표를 붙여서 형광등 아래에서는 녹색 빛을 발하도록 했다. 정상적인 먹이를 먹인 초파리는 작은 양성 종양이 생겼다. 그러나 이들 초파리에게 설탕이 많이 들어있는 먹이를 먹였더니 큰 악성 종양이 생겼다.

논문의 제1 저자인 히라바야시는 설탕이 많이 들어있는 먹이를 먹인 초파리들에게서 정상적인 세포들이 인슐린 저항성이 생겼지만 종양세포들은 그렇지 않은 것을 발견했다. 종양세포들이 물질대사 스위치를 켜서 인슐린이 달라붙을 수 있는 수용체를 추가로 더 생산해냈기 때문에 종양세포들은 실제로 인슐린에 더 민감해졌다. 인슐린이 평소보다 더 많은 수용체에 달라붙게 되면 더 많은 포도당 통로가 열리고 종양세포는 포도당을 빨아들이는 하수구같이 되어 이들 포도당은 인슐린에 저항성이 생긴 초파리의 몸 속 이외에는 다른 곳으로 들어 갈 수가 없게 된다. 그러나 이전의 연구는 종양세포가 어떻게 물질대사 스위치를 켰는지를 설명하지 못했다.

연구진은 동일한 초파리들을 더 자세하게 연구해서 이번 연구에서 그들은 종양세포가 SIK라 불리는 단백질을 통해 간접적으로 이용가능한 포도당을 탐지해내는 것을 증명했다. 포도당의 수치가 높으면 SIK가 히포 신호경로라는 경로를 통해 신호를 보낸다. 히포 신호경로는 세포 성장을 통제하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 신호경로가 켜지면 이 신호경로가 세포 성장을 통제하게 되지만 만약 이 신호경로가 꺼지면 세포가 계속 성장해서 결국은 종양으로 발전할 수가 있다. 연구진은 SIK가 설탕 감지기같이 작용해서 포도당 수치가 높으면 그에 반응해서 히포 신호경로를 꺼버리는 것을 발견했다. 그 결과 종양세포가 계속해서 성장할 수 있게 된다.

Ras 유전자와 Src 유전자가 공동으로 활성화시킨 종양은 SIK를 이용해서 자신의 종양 세포들의 바깥쪽에 많은 포도당이 있는 것을 감지해서 종양 세포들이 그걸 이용하도록 지시한다고 히라바야시는 말했다. 이들 종양은 엄청나게 민감해서 히포 신호경로의 변화에 즉각 반응할 태세를 갖추고 있다. Ras 유전자와 Src 유전자가 공동으로 활성화시킨 종양은 SIK를 이용해서 이용가능한 포도당에 효과적으로 반응해서 비만 같은 영양분이 풍부한 환경에서 종양이 자랄 수 있도록 보장해준다. 우리는 다른 유전자로 인해 생긴 종양이 이와 똑같은 방법으로 설탕에 대해 반응하는지 여부는 아직 알지 못한다고 히라바야시는 부언했다.

이번 연구결과는 흔히 만성적으로 혈당 수치가 높은 비만한 사람들과 관련이 있다. 이번 연구결과는 만약 우리가 SIK를 표적으로 삼는 약품을 개발해서 SIK가 이런 식으로 암세포에게 경보를 발하는 것을 막을 수가 있다면 우리는 암세포가 인슐린 저항성 환경에서 번창하는 것을 막아서 비만과 암 간의 연관성을 무너뜨릴 수가 있을 듯한 것을 시사한다고 히라바야시는 말했다. 과학자들이 SIK를 차단하는 약품을 개발하기 전에 그들은 먼저 사람들에게도 유사한 메커니즘이 있는지부터 확인해야만 한다.

비만과 암 같은 상태는 고립해서 연구하는 경우가 너무 흔하다. 히라바야시는 만약 이 2개 전문분야의 연구가들이 함께 좀 더 긴밀하게 연구를 한다면 서로가 상대방으로부터 가능한 연관성에 대한 유익한 통찰력을 얻게 될는지도 모른다고 말했다.

출처: S. Hirabayashi & R. L Cagan, "Salt-inducible kinases mediate nutrient-sensing to link dietary sugar and tumorigenesis in Drosophila" Elife. 2015 Nov 17;4. pii: e08501.