생존에 필수적인 체온유지과정은 갈색 및 베이지지방세포를 통해 일어난다. 추위 상황에서 갈색 및 베이지지방세포의 미토콘드리아를 통해 열이 생성되며, 갈색 및 베이지지방세포 활성화는 체내 에너지원의 소비를 증가시키기 때문에 최근 비만을 비롯한 대사질환 치료의 새로운 대안으로 제시되고 있다.
서울대학교 자연과학대학 생명과학부 김재범 교수 연구진은 추위 노출 시 갈색 및 베이지지방조직에서 전사인자 HIFα가 유도됨을 발견하였고, 지방세포의 열생산 제어기능을 HIFα가 매개함으로써 적정 수준으로의 체온 유지가 가능함을 최초로 규명하였다.
김재범 교수 연구진은 지방세포 내 열생산과정의 핵심 인자로 HIFα가 작용함을 발견하였으며, HIF2α-PKA Cα축을 통해 지방세포가 일정 수준의 체온유지 기능을 수행함을 최초로 규명하였다. 지방세포에서 HIFα가 결손된 생쥐의 경우, 추위 노출에 의한 지방조직 열생산능이 증가되며, 베이지지방세포가 활성화되었다. HIF2α에 의해 억제되는 PKA Cα는 베이지지방세포의 활성을 증가시키며, 궁극적으로 미토콘드리아를 통한 에너지 소비를 증진한다.
본 연구는 추위 노출 시 활성화되는 갈색 및 베이지지방세포 내 HIFα가 온도변화에 따라 지나친 열생산이 발생하지 않도록 스위치로 작동함을 규명하였다. 나아가 본 연구결과로 에너지소비의 활성화를 통한 대사성질환 치료법 개발의 새로운 가능성이 있음을 암시한다.
이번 연구성과는 생물학 분야의 최고 국제 학술지 ‘네이처 (Nature)’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)’온라인 판에 2022년 6월 7일자 게재되었다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었다.
※ 논문명: Adipocyte HIF2α functions as a thermostat via PKA Cα regulation in beige adipocytes
※ 주저자: 김재범(교신저자, 서울대), 한지슬(제1저자, 서울대)
□ 연구 결과 의의
본 연구 결과는 1) 추위 자극 시 지방세포에서 열생산을 적절한 수준으로 조절하는 분자기전을 밝혔다는 것, 2) 지방세포의 에너지소비를 조절하는 분자기전을 규명하여 대사성질환 치료의 새로운 타겟으로 제시했다는 것에 의의가 있다.