근감소증은 근육 단백질의 동화·이화 작용의 불균형에 의해 근육량과 근력이 감소하는 질환으로, 전 세계적인 인구의 고령화에 따라 유병률 또한 폭발적으로 증가하고 있다. 지금까지 남성호르몬 및 마이오스타틴 작용 기전을 중심으로 다양한 치료제가 연구되었으나, 임상적 유효성 증명에 실패하거나 발암성 등 심각한 부작용으로 인해 새롭고 안전한 약물 타겟과 치료 기전에 대한 수요가 높다.
서울대학교 국제농업기술대학원 (경제동물과학 전공) 박중훈 교수 연구진은 PROKR1이 CREB을 활성화를 통해 대표적인 운동 반응 전사인자인 NR4A2의 발현을 높여 산화성 근섬유의 분화를 촉진하고 근육량 및 근력이 개선되는 효과를 입증하였다. 특히, 마라토너의 근육으로 알려진 산화성 근섬유의 증가는 풍부한 미토콘드리아를 통한 에너지 소비량과 지방산 산화능의 증가, 인슐린 저항성 개선, 그리고 체지방량의 감소를 동반한 전신적인 대사능 향상을 유도하였다.
상기 연구결과는 세계 최초로 근육에서 PROKR1-CREB-NR4A2 작용 기전을 규명하고, 이를 통해 미충족 의료 수요가 높은 근감소증, 근감소성 비만, 그리고 비만 치료로 인한 근손실의 예방 및 치료를 위한 새로운 약물 표적을 제시하므로써 근감소증 치료 신약 개발의 과학적 기반을 마련하였다.
이번 연구성과는 이공학 분야에서 세계적인 권위를 자랑하는 미국학술원회보(Proc Natl Acad Sci U S A) 1월 23일 온라인 판에 게재되었다. 이 논문은 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단 과학기술분야 기초연구사업(중견연구)의 지원을 받아 수행되었다(No. 2021R1A2C1006926).
※ 논문명: PROKR1–CREB–NR4A2 axis for oxidative muscle fiber specification and improvement of metabolic function
※ 주저자: 박중훈 교수(교신저자, 서울대), 목종수 박사과정생(제1저자, 서울대)
PROKR1-CREB-NR4A2 신호전달경로를 통한 산화성 근섬유의 분화와 대사기능의 향상, Created with BioRender.com
PROKR1은 CREB을 인산화하고, 인산화된 CREB은 NR4A2의 프로모터에 결합하여 NR4A2의 발현을 높인다. 발현된 NR4A2는 PGC1a와 상호작용하여 미토콘드리아 함량과 지방산 산화능이 증가된 산화성 근섬유 분화를 촉진하여 근육량과 근력을 향상시킨다.