피부색을 결정하는 오토파지의 기능

皮膚色を決定するオートファジーの機能

Essential role of autophagy in determining skin color

村瀬大樹(무라세 다이키, Daiki Murase)

그림 1 리소좀 저해에 의한 멜라노솜 축적작용

1. 서론

피부색은 인종이나 민족에 따라 피부의 차이를 강하게 반영하는 특징 중 하나이다. 피부색을 구성하는 인자는 다양하지만 그 중에서도 표피에 존재하는 멜라닌의 양과 질이 크게 기여한다. 표피에 있어서 멜라닌은 멜라노사이트(melanocyte)에서 생성된 후 멜라노솜(melanosome)으로 주변의 케라티노사이트(keratinocyte)에 전송되지만 지금까지의 연구 결과에서 멜라닌의 생성량이 피부색의 인종 차이의 요인의 하나인 것으로 알려져 있다. 한편, 케라티노사이트에 전달된 후 멜라노솜의 수송과 대사에 대해서는 그 상세한 생리 메커니즘을 포함해 밝혀지지 않은 것이 현 상황이다. 표피세포에 캡처된 멜라노솜의 소실에 인종 차이가 있다는 보고가 있는 반면 관련 분자와 멜라노솜 소실의 메커니즘에 대해서는 밝혀지지 않았다.

이러한 배경 속에서 막 역학(membrane dynamics)을 통한 단백질 분해 메커니즘으로서 최근 주목 받고 있는 오토파지(autophagy)가 멜라노솜 분해에 관여할 가능성을 추측하고 케라티노사이트에서의 멜라노솜 분해에 대한 오토파지의 기여 해명에 착수했다. 오토파지는 자가 소화 작용(自食作用)이라고도 불리며 세포 내 소기관 등의 큰 단백질 구조체를 막으로 싸서 단백질 분해 기관인 리소좀(lysosome)과 융합하는 것으로 내용물을 분해하는 메커니즘이다. 기아 상태에서의 영양 유지, 감염된 바이러스의 방제 또한 손상된 소기관(organelle)의 제거 등 그 생리적 의의는 광범위하다. 이러한 오토파지 기능을 고려해 케라티노사이트에 캡처된 멜라노솜이 오토파지에 의해 분해되는 것은 아닐까라는 가설을 세우기에 이르렀다. 본 연구에서는 케라티노사이트의 멜라노솜 분해에 대한 오토파지의 관여를 밝히고 피부색 결정에의 역할을 해명하는 것을 목적으로 한다.

2. 방법과 결과

2-1. 리소좀 저해제 처리에 따른 케라티노사이트에서의 멜라노솜 축적의 항진

먼저 세포 내 단백질 분해 기관의 하나인 리소좀의 관여를 조사하기 위해서 리소좀 억제제가 케라티노사이트의 멜라노솜 축적에 미치는 영향을 검토했다. 케라티노사이트에 대해서 멜라노마 세포주(MNT-1세포)에서 분리한 멜라노솜을 첨가했다. 1일 후에 리소좀 억제제로서 E-64-d와 Pepstatin-A(각 20㎍/㎖)를 첨가하고 그 다음날에 세포를 회수했다. 단백질을 추출한 후 Western blotting법에 의해 멜라노솜의 구조 단백질(Pmel17)을 검출하고 케라티노사이트에 캡처된 멜라노솜의 축적량을 평가했다. 리소좀 저해제를 첨가함으로써 케라티노사이트에서의 멜라노솜 축적량의 증가가 관찰된 것에서(그림1), 케라티노사이트에 캡처된 멜라노솜은 리소좀에서 분해될 가능성이 시사됐다.

※ 이 기사는 프레그런스저널코리아에 수록된 기사입니다. 이 기사의 전체 내용은 프레그런스저널코리아 2017년 10월호에서 확인하실 수 있습니다.