관절염 노화 연골 되돌리는 단백질 확인

연골 세포에서 STAT3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3)라는 핵심 단백질이 골관절염을 유발하는 노화 연골을 되돌릴 수 있는 것으로 나타났다.

“STAT3는 발달 및 재생, 염증성 질환 및 암에서 놀라운 역할 레퍼토리를 수행한다. 이 연구에서 우리는 관절 형성 세포의 노화를 임상적으로 관련 있는 방식으로 되돌리기 위한 혁신적인 화학적 접근 방식을 발견했다”고 Aging Cell에 발표된 연구의 공동 교신저자 USC(University of Southern California) 정형외과 교수 Denis Evseenko는 말했다.

UCLA 인간 유전학 및 생물 통계학 교수인 공동 교신저자 Steve Horvath는 “우리는 골관절염의 맥락에서뿐만 아니라 배아 발달 동안 연골 세포에서 STAT3의 역할을 이해하고 싶었다”고 말했다.

USC 및 UCLA 제1 저자인 Arijita Sarkar, Nancy Q. Liu 및 동료들은 일련의 실험을 수행하여 STAT3가 후생유전학적 조절이라는 과정을 통해 유전자를 켜고 끄는 방법을 밝혀냈다. 구체적으로 연구팀은 연골 세포의 나이와 상관관계가 있는 후생적 조절 패턴을 확인했다. 이러한 상관관계는 연구자들이 연골 세포에 대한 “후생유전적 시계”라고 부르는 것을 만드는 기초가 됐다.

분자를 사용하여 STAT3를 활성화함으로써 그들은 많은 유전자를 활성화하고 젊은 연골 세포의 전형적인 후생유전학적 패턴을 생성하는 후성유전적 시계의 바늘을 역전시킬 수 있었다. 그들이 STAT3를 유전적으로 비활성화시켰을 때, 후생유전학적 시계는 더 빨라져 많은 유전자를 끄고 오래된 연골 세포에서 관찰되는 후생유전학적 패턴을 촉진했다.

그런 다음 과학자들은 STAT3와 상호 작용하는 DNA 메틸트랜스퍼라제 3 베타(DNMT3B)라는 효소에 관심을 집중했다. STAT3가 비활성화되었을 때 DNMT3B는 DNA 분자에 노화 표시를 추가하기 시작했고 부상당한 쥐에서 무릎 골관절염의 진행을 촉진했다.

쥐의 관절염이 생긴 무릎 연골에는 시간을 되돌려 미성숙 상태로 되돌아가는 것으로 보이는 상당한 양의 연골 세포가 있었다.

Evseenko Lab의 박사후 연구원인 Sarkar는 “이 세포들은 새로운 무릎 연골을 발달시키는 능력을 향상시키려는 시도로서 보다 배아와 유사한 상태를 가정할 수 있다”고 말했다.

단, 이 미성숙 세포는 배아 발달이나 급성 손상 동안 젊게 재생되는 연골을 만드는 반면, 골관절염과 같은 만성 질환의 맥락에서 미성숙한 연골을 만드는 것처럼 보였다.

Evseenko Lab의 수석 과학자인 Liu는 “장기적으로 존재하는 경우 연골 세포의 미성숙 프로그램의 과활성화는 염증을 촉진하고 궁극적으로 퇴화 및 섬유증을 촉진할 가능성이 있다”고 말했다.