제2형 당뇨병, ‘미토콘드리아 단백질 오류’가 췌장세포 사멸 유도…치료 실마리 될까

췌장에서 인슐린을 생성하는 β세포는 제2형 당뇨병의 핵심 병리 중 하나다. 이전까지는 이들 세포에서 잘못 접힌 단백질, 즉 ‘단백질 미스폴딩’ 현상이 주로 세포 내 소포체(endoplasmic reticulum)에서 발생한다고 알려졌으나, 최근 미국 미시간대학교 연구진은 미토콘드리아에서도 동일한 문제가 발생해 β세포를 죽인다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구는 Nature Metabolism에 게재됐다.

연구팀은 제2형 당뇨병 환자의 β세포를 유전체 및 단백질 수준에서 정밀 분석한 결과, 미토콘드리아 내에서 단백질이 제대로 제거되지 않고 축적되는 현상이 관찰됐다고 밝혔다. 이로 인해 세포 내 스트레스가 심화되며 결국 세포 자멸(apoptosis)로 이어진다는 것이다.

특히 연구의 중심에는 ‘LONP1’이라는 단백질이 있다. LONP1은 정상적으로는 손상되거나 접힘 오류가 발생한 단백질을 인식해 제거하는 역할을 담당하는데, 제2형 당뇨병 환자에게서는 이 단백질의 발현량이 현저히 감소한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 스콧 솔레이만푸어 박사는 “LONP1이 희귀 미토콘드리아 질환과 관련 있다는 사실은 일부 알려져 있었지만, 제2형 당뇨병과의 연관성을 규명한 것은 이번이 처음”이라고 설명했다.

쥐 모델 실험에서도 동일한 결과가 나왔다. LONP1이 제거된 실험군은 혈당이 높고 β세포 수가 감소했으며, LONP1을 다시 주입하자 세포 수가 회복되고 혈당 수치가 안정화되는 경향을 보였다. 이는 단백질 미스폴딩 현상을 교정하거나 해당 경로를 활성화시켜주는 약물 개발이 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사한다.

제2형 당뇨병은 주로 중장년층에서 나타나는 만성질환으로, 인슐린 분비 저하 및 인슐린 저항성을 동반한다. 그러나 그 발병 원인은 복잡하며, 환경 요인과 유전 요인 외에도 세포 내 단백질 관리 시스템의 실패가 핵심 역할을 할 수 있다는 이번 연구는 향후 치료 접근 방식에 중요한 전환점을 제시한다.

솔레이만푸어 박사는 “우리는 그동안 아밀린과 인슐린 등 일부 단백질의 오류 축적만 주목해왔지만, 실상은 더 광범위한 단백질 관리 시스템 전반의 실패가 근본 원인일 수 있다”며 “이제는 미토콘드리아 기능과 단백질 접힘 오류의 시간적 축적에 주목해, 조기 치료 개입 시점을 앞당기는 전략이 필요하다”고 강조했다.