ZMIZ1-GATA4 작용 억제해 관절 젊게 만드는 가능성 제시
노화로 손상된 관절이 다시 젊은 조직으로 회복될 수 있는 과학적 근거가 제시돼 주목된다.
한국연구재단은 성균관대학교 생명과학과 남지호 대학원생과 양시영 교수, 중앙대학교 윤성일 교수로 구성된 연구팀이 퇴행성관절염을 유발하는 ZMIZ1 단백질의 작용 원리를 밝혀내고, 해당 단백질의 활성을 억제할 수 있는 저분자 화합물 K-7174를 발견했다고 밝혔다.
퇴행성관절염은 대표적인 노화성 질환으로, 관절 연골세포의 기능 저하에서 비롯된다. 통계청에 따르면 국내 65세 이상 고령자 중 약 19.2%가 이 질환을 앓고 있으며, 중증 환자의 경우 외과적 수술에 의존해야 하는 등 근본적인 치료에는 한계가 존재한다. 연골세포 노화에 대한 기초 연구가 부족한 가운데, 이번 연구는 치료 대안을 제시했다는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 유전자 시퀀싱 데이터를 활용해 노화된 연골조직에서 발현이 증가하는 전사조절인자를 분석한 결과, ZMIZ1이 활성화되는 것을 확인했다. 특히 ZMIZ1이 GATA4 단백질과 결합할 때, 세포노화 마커(p16, GLB1)와 연골 이화인자(MMP3, COX2) 발현이 증가하면서 관절염 진행이 가속화된다는 사실을 밝혀냈다.
이러한 기전을 표적으로 삼아, 연구팀은 자체 개발한 인공지능 기반 스크리닝 시스템을 통해 ZMIZ1-GATA4 결합을 저해할 수 있는 물질 K-7174를 선별했다. 이 화합물은 ZMIZ1과 GATA4의 결합 부위에 경쟁적으로 결합해 병리적 반응을 차단하는 방식으로 작용했다.
실제 퇴행성관절염을 유도한 동물 모델에 K-7174를 경구 또는 관절강 내 주사 방식으로 투여한 결과, 연골 손상과 노화 진행이 억제되며 관절 상태가 회복되는 효과가 확인됐다.
단순히 퇴행성관절염 치료뿐 아니라 ZMIZ1 활성과 관련된 다양한 노인성 질환에도 응용 가능성이 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 ZMIZ1-GATA4 경로가 인간 노화 질환에 핵심적으로 작용할 수 있다고 분석하며, 후속 연구를 통해 치료 전략을 구체화할 계획이다.
양시영 교수는 “이번 연구는 노화 연골세포의 병리 기전을 명확히 밝히고, 이를 조절할 수 있는 신약 후보 물질을 제시했다는 점에서 퇴행성관절염 치료 접근 방식에 새로운 방향을 제시할 수 있다”고 전했다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오의료기술개발사업 및 중견연구사업, 보건복지부와 과기정통부가 공동 추진하는 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지 『Advanced Science』에 3월 5일자 논문으로 게재됐다.