생화학분자생물학회

A Cellular Mechanism to Detect and Alleviate Reductive Stress

오세경

가톨릭관동대학교 의과대학

  ​ 산화스트레스(oxidative stress)는 활성산소족(reactive oxygen species)를 생성하여 줄기세포로부터 세포분화를 일으키는 것으로 잘 알려져 있다. 산화스트레스에 저항하고 자가복제능력(self-renewal)을 유지하기 위해 줄기세포는 산화스트레스를 줄이는 메커니즘을 작동시킨다. 이와는 반대로, 활성산소족의 세포내 농도가 매우 낮을 때에는 환원스트레스(reductive stress)가 발생하고, 세포분화가 적절히 일어나지 않는다는 보고가 있어왔다. 하지만, 세포가 어떻게 환원스트레스를 인지하고 대응 메커니즘을 작동시키는 지에 대해서 알려진 바가 없었다. Manford et al (2020)은 myoblast differentiation을 모델로 사용하여, E3 ubiquitin ligase의 하나인 FEM1B와 redox sensing 단백질인 FNIP1이 환원스트레스에 대항하는 중요 인자임을 밝혔다. 산화적 환경에서는FNIP1 단백질의 중요 Cysteine 잔기가 산화되어 disulfide bond를 형성하고, 이 산화된 FNIP1 는 미토콘드리아의 활성을 저해한다. 반대로, 환원적 환경에서는 FNIP1의 sulfide bond가 사라지며, 이 때, E3 ubiquitin ligase인 FEM1B가 환원된 FNIP1에 선택적으로 결합하여 FNIP1의  ubiqutination 및 protesome을 통한 분해를 유도한다. 그 결과, FNIP1 양이 줄어들면 미토콘드리아의 활성이 증가하며, 활성산소족의 농도가 높아지고, 세포분화가 유발된다. 이 연구는 환원스트레스에 대항하는 분자 메커니즘을 최초로 밝혔고, E3 ubiqitin ligase에 의한 주요 단백질의 제거가 여러 스트레스 상황에서 저항 메커니즘으로 공통적으로 사용됨을 보여주었다.

논문 출처: Cell (2020) 183, 46-61. Doi: 10.1016/j.cell.2020.08.034

저자: Manford AG, Rodriguez-Perez F, Shih KY, Shi Z, Berdan CA, Choe M, Titov DV, Nomura DK, Rape M.