[연세대학교 대학원 소식 Vol. 5] 4단계 BK21 교육연구단 우수 연구 성과

세포 막단백질 골지 우회 수송을 매개하는 핵심 분자기전 규명…Nature Communications 게재

의과대학 의과학과(연세첨단의과학교육연구단)

• 논문: Nat Commun 17, 4905 (2026). VPS26A retromer complex and SNX27 mediate stress-induced Golgi bypass of membrane proteins

• 교신저자: 이민구, 노신혜　

• 제 1저자: 김예진, 이채영 외 총 4 명의 BK21 참여대학원생 포함

• 연구 내용 

연구 배경 및 내용: 세포에서 합성된 막단백질은 일반적으로 소포체와 골지체를 거쳐 세포막으로 이동하지만, 일부는 골지체를 우회하는 비전형적 단백질 분비(unconventional protein secretion, UPS) 경로를 이용한다. 본 연구에서는 단백질 수송 관련 1,082개 유전자를 대상으로 한 CRISPR-Cas9 스크리닝을 통해 VPS26A retromer complex와 SNX27을 핵심 조절인자로 발굴하였다. 이어 생화학적·구조적 분석을 통해 SNX27-retromer 축이 CFTR의 세포막 이동을 촉진하는 기전을 제시하고, 동일한 경로가 SARS-CoV-2 spike 단백질의 골지 우회 이동에도 관여함을 확인하였다.

- 연구의 의의: 본 연구는 골지 우회 막단백질 수송에 SNX27과 VPS26A retromer complex가 필수적으로 작용한다는 점과 그 연결 기전을 규명하였다. 이를 통해 endosomal recycling 인자로 알려진 SNX27-retromer의 기능을 스트레스 유도 비전형적 분비로 확장하고, 서로 다른 막단백질에 적용될 수 있는 새로운 수송 원리를 제시하였다.

- 연구의 기대효과: 본 연구에서 규명한 조절축은 낭포성 섬유증과 펜드린 난청 등 막단백질 수송 결함 질환에서 세포막 전달을 회복시키는 치료 표적으로 활용될 수 있다. 반대로 바이러스 외피단백질의 이동을 억제하는 전략에도 응용 가능하여, 유전질환 및 감염병 치료제 개발을 위한 후속 연구 기반을 제공한다.

- 연구의 대외협업 및 인재양성 성과: 본 연구는 CRISPR 기능 스크리닝, 세포생물학, 단백질 상호작용 분석 및 구조·계산 분석을 연계한 다학제 연구로 수행되었다. 총 4명의 BK21 참여대학원생이 스크리닝, 후보 인자 검증, 기전 분석 및 논문 작성에 참여하여 국제 수준의 기능유전체학 및 막단백질 수송 연구 역량을 축적하였다.

• 증빙자료: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71409-9

• 창의성과 혁신성: 본 연구는 비전형적 단백질 분비 조절인자를 찾기 위해 단백질 수송 관련 1,082개 유전자에 초점을 둔 CRISPR-Cas9 기능 스크리닝을 적용하였다. 이를 통해 기존 가설에 의존한 단일 후보 접근에서 벗어나 VPS26A와 SNX27을 핵심 인자로 발굴하였다. 이후 유전자 억제, 단백질 상호작용, cargo 결합 부위 분석 및 재순환 경로 검증을 통합하여 새로운 막단백질 골지 우회 수송 모델을 제시하였다. 특히 retromer와 SNX27이 주로 endosomal recycling에 관여한다는 기존 개념을 스트레스 유도 골지 우회 분비로 확장했다는 점에서 창의성과 혁신성이 있다.

• 과학적 난제 및 사회문제 해결에 기여: 막단백질의 세포 내 이동 이상은 낭포성 섬유증, 유전성 난청 등 다양한 난치성 질환의 원인이지만, 잘못 접힌 막단백질을 세포 표면으로 우회 전달하는 기전은 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 이러한 과학적 난제에 대해 SNX27-retromer라는 구체적인 조절축과 작동 원리를 제시하였다. 또한 SARS-CoV-2 spike 단백질의 세포막 이동에도 해당 경로가 관여함을 보여줌으로써, 감염병 대응을 위한 새로운 표적 가능성을 제시하였다. 본 성과는 유전질환과 바이러스 감염이라는 중요한 보건·사회 문제에 대해 공통의 세포 수송 기전을 기반으로 한 치료전략 개발 가능성을 제공한다.