ATF3 과발현, 심장비대 및 전기적 기능 장애 유발: 제브라피쉬 모델 연구

질병관리청 국립보건연구원은 전사인자 ATF3가 과도하게 증가할 경우 심장이 비정상적으로 커지고, 심장의 전기신호에도 이상이 생겨 비후성 심근병증과 유사한 특징을 보인다는 사실을 제브라피쉬 동물모델에서 확인했다고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 「Scientific Reports」에 게재되었다.

전사인자 ATF3는 세포가 스트레스 등 자극을 받을 때 발현이 증가하는 단백질로, 다른 유전자의 발현을 조절하는 역할을 한다. 비후성 심근병증은 심장 근육이 비정상적으로 두꺼워져 심장 기능 저하를 일으키는 유전성 질환으로, 500명 당 약 1명이 발생하는 것으로 추정된다.

제브라피쉬는 사람 유전자와 약 70%가 비슷하고, 질병 관련 유전자의 약 82%가 보존되어 있어 질환 및 유전자 연구에 매우 유용한 모델이다. 국립보건연구원은 제브라피쉬를 활용해 유전성 심혈관질환의 원인이 되는 유전자를 찾고, 질환이 생기는 과정을 밝히는 연구를 수행하고 있다.

이번 연구에서는 ATF3가 과발현될 경우 심장비대 및 전기기능에 어떤 영향을 미치는지 연관성을 확인하였다. 연구진이 사람의 ATF3 유전자를 제브라피쉬 심장에서 발현하도록 유도한 결과, 정상에 비해 심장 크기가 약 2.5~3배 증가하고, 심근세포가 커지는 심장비대가 나타났으며, 심장 근섬유 구조 이상과 섬유화가 증가하는 등 심장 조직의 손상이 관찰되었다.

전사체 분석에서는 세포사멸 관련 유전자 발현은 감소하고, 세포 증식 관련 유전자 발현은 증가하는 것이 나타났다. 이는 ATF3 과발현이 심장세포의 비정상적인 증식을 동반한 심장비대와 연관될 수 있음을 보여준다.

연구책임자인 국립보건연구원 만성질환융복합연구부 김원호 부장은 이번 연구가 제브라피쉬에서 ATF3에 의한 심장비대 및 기전을 처음으로 밝힌 것에 큰 의미가 있으며, 앞으로도 다양한 만성질환의 발병 기전과 치료 표적을 발굴하는 연구를 지속하겠다고 밝혔다. 또한, 제브라피쉬 모델은 사람에서 발견된 유전자 변이의 기능을 빠르게 확인하고, 대규모 약물 스크리닝에도 활용할 수 있어 질환 연구에 매우 유용하다고 덧붙였다.

임승관 질병관리청장은 이번 연구가 심혈관질환에 대한 이해를 한층 심화시키는 중요한 성과라며, 질병관리청은 앞으로도 관련 연구를 적극 지원하고, 이러한 연구들이 실제 환자 치료에 도움이 될 수 있도록 최선을 다하겠다고 밝혔다.