비만은 당뇨, 지방간, 심혈관질환, 암 등 다양한 대사질환의 주요 위험인자로서 우리나라의 비만 유병률은 2016년 기준 34.8%에 달하며, 이로 인한 사회경제적 손실은 연간 11.5조원에 이른다. 지방조직의 불균형적 증가로 인한 비만은 지방세포의 크기 증가와 교체율 변화를 동반하는 리모델링과정을 거치게 되며, 이는 지방조직의 기능 이상 및 신진대사 질환을 유발한다.
서울대학교 자연과학대학 생명과학부 김재범 교수 연구진은 비만 시 관찰되는 거대 지방세포의 형성을 억제하는 새로운 제어기전을 규명함으로써 거대 지방세포의 축적에 의한 인슐린 저항성과 같은 대사질환을 제어할 수 있는 새로운 가능성을 제안하였다.
김 교수 연구진은 DNA 메틸화를 매개하는 DNMT1 유전자가 지방세포에서 염색체 구조 조절을 통하여 거대 지방세포의 형성을 억제하고, 전신적 에너지대사의 항상성을 매개함을 최초로 규명하였다. DNMT1 유전자에 결함이 있는 생쥐는 정상 생쥐와 달리 거대 지방세포 생성이 촉진되며, 고지방식이 섭취를 통해 비만을 유도한 경우 체지방 증가가 가속화되고 인슐린 저항성 등 대사질환 지표가 악화되었다.
상기 연구결과는 비만 및 대사질환 치료법 개발에 있어 DNMT1 유전자가 새로운 표적이 될 수 있음을 시사한다.
이번 연구성과는 세계적 학술지인 미국 국립과학원회보인 “PNAS” 온라인 판에 게재승인되었다. 또한, 본 연구결과의 학문적 우수성을 인정받아 “PNAS”의 Commentary 섹션에 해당 연구결과가 별도로 소개될 예정이다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 리더연구사업의 지원을 받아 수행되었다.
※ 논문명: DNMT1 maintains metabolic fitness of adipocytes through acting as an epigenetic safeguard of mitochondrial dynamics.
※ 주저자: 김재범 교수(교신저자, 서울대), 박윤정 연구원(제1저자, 서울대)
□ 연구 결과의 의의
본 연구성과는 1) 비만 및 대사질환을 억제하는 염색체 구조 조절 기전을 규명했다는 점, 2) 지방세포 내 DNA 메틸화와 염색체 구조 조절의 연결고리를 최초로 밝혔다는 점, 그리고 3) 이러한 연구결과를 바탕으로 항비만 기전을 새롭게 제시하고 나아가 비만 극복 및 치료법 개발에도 중요한 학문적 토대를 제공한다는 것에 의의가 있다.