전상민 아주대학교 교수가 참여한 국제 공동 연구팀이 그동안 단순한 포도당 인산화 효소로 알려져 있던 HK2(Hexokinase 2)의 암 전이 조절 역할을 규명하는 데 성공했다. 이에 HK2 조절을 통해 암 전이를 억제할 수 있는 새로운 항암 전략 개발이 가능할 전망이다.

21일 아주대에 따르면, 전상민 약학과 교수는 미국 일리노이주립대와의 공동 연구를 통해 그동안 포도당 인산화 효소로 알려져 있던 HK2가 비효소적 스캐폴드 단백질로 작용하며 세포 내 신호 전달 제어를 통해 암 전이 조절 역할을 함을 규명했다고 밝혔다.

관련 논문은 'HK2의 비효소적 스캐폴드 기능을 통한 EMT와 암전이 조절 역할(A non-catalytic scaffolding activity of Hexokinase 2 contributes to EMT and metastasis)'로 글로벌 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2월 16일 자에 게재됐다. 이번 연구에는 일리노이주립대 의과대학의 니심 헤이(Nissim Hay) 교수 연구팀이 함께 참여했다.

HK2는 포도당 대사의 과정인 해당과정(glycolysis) 중 첫 번째 단계인 포도당 인산화를 통해 포도당-6인산(glucose-6-phosphate)을 생성하는 효소로 그동안 잘 알려져 있었다. 그러나 최근의 관련 연구를 통해 간암과 유방암을 비롯한 다양한 암에서 HK2 발현이 증가하고 HK2 과발현과 암 전이와의 상관관계가 보고되면서 HK2의 암 전이 조절 역할과 그 작용 기전에 대한 관심이 높아져 왔다.

연구팀은 다양한 실험을 통해 HK2 단백질이 PKA와 GSK3의 복합체 형성을 매개하는 스캐폴드 단백질로 작용해 PKA에 의한 GSK3 인산화를 조절함을 밝혀냈다. 그리고 2-DG-6P 뿐만 아니라 세포 내 포도당-6인산(glucose-6-phosphosphate)에 의해서도 이러한 HK2의 스캐폴드 기능이 조절됨을 규명했다. 나아가 이러한 HK2에 의한 GSK3 인산화는 암 전이에 중요한 역할을 하는 SNAIL 단백질 분해를 조절함을 밝혀냈다. 연구팀은 또한 유방암 전이 유전자 변형 마우스 모델을 이용한 실험(in vivo)에서 HK2-GSK3-SNAIL 경로를 통해 암 전이가 조절됨을 검증했다.

전상민 교수는 "이번 연구를 통해 HK2가 효소 기능과 무관하게 세포 내 포도당 대사체인 G6P의 양을 감지하는 세포 내 포도당 센서로 작용. 암 전이를 조절하는 역할을 한다는 것을 밝혀냈다"며 "포도당이 부족한 환경에서 살아남기 위해 세포는 포도당을 찾아 이동해야 하는데, 이때 HK2가 포도당 센서로 작용해 스캐폴더로써 PKA-GSK3-SNAIL 경로에 영향을 줘 세포의 생존을 위한 이동과 암세포의 전이를 조절하는 새로운 기전"이라고 전했다.

연구팀은 이번 성과를 바탕으로 HK2 조절을 통해 암 전이를 억제할 수 있는 새로운 항암 전략을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다.