- 생화학·분자생물학 분야 세계적 학술지 Experimental & Molecular Medicine 게재

- CARM1 중심의 튜불린 자가조절 메커니즘 체계적 정립

- 암·신경퇴행성 질환 차세대 치료 전략의 이론적 기반 기대

튜불린 단백질의 세포 내 총량은 어떻게 일정하게 유지되는가?

지난 40여 년간 명확히 규명되지 않았던 근본적인 질문의 해답을 숙명여대 연구진이 제시했다. 미세소관 이상과 연관된 암, 신경퇴행성 질환 등을 표적으로 하는 차세대 치료 전략의 이론적 기반이 될 것으로 기대된다.

숙명여자대학교(총장 문시연)는 약학대학 김용기 교수 연구팀이 튜불린 자가조절 메커니즘의 핵심 조절 축으로 CARM1–PI3KC2α 신호축을 제시한 논문을 발표했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면 튜불린은 세포 형태 유지, 세포 내 수송, 세포분열에 필수적인 단백질로, 세포 내 농도의 미세한 불균형만으로도 세포 기능 이상과 다양한 질환을 유발할 수 있다. 그럼에도 튜불린의 세포 내 항상성 유지 원리는 오랫동안 해답을 찾지 못한 난제로 남아 있었다.

이번 연구는 튜불린 mRNA가 번역되는 동시에 선택적으로 분해되는 공번역적 mRNA 분해(co-translational mRNA decay)라는 자가조절 메커니즘에 주목하고, 이 과정이 TTC5와 CARM1-PI3KC2α 신호축에 의해 정밀하게 제어된다는 사실을 밝혀냈다.

특히 단백질 번역, 리보솜 연관 품질 관리, 번역 후 단백질 수식 과정이 서로 분리된 현상이 아니라, 하나의 통합된 조절 네트워크로 작동한다는 것을 규명했다. 이를 통해 CARM1이 기존에 알려진 히스톤 메틸화 효소의 역할을 넘어 세포질에서 튜불린 항상성을 직접 조절하는 핵심 인자임을 강조했다.

아울러 연구팀은 액틴 단백질이 ZBP1에 의한 mRNA 위치 조절과 G-actin–MRTF/SRF 전사 피드백 회로를 통해 튜불린과는 상이한 방식의 자가조절 전략을 사용한다는 점을 밝혀냈다. 이는 세포골격 단백질들이 각기 다른 조절 회로를 통해 항상성을 유지한다는 점을 보여준다.

김용기 교수는 "이번 연구는 지난 40여 년간 명확히 규명되지 않았던 튜불린 자가조절 메커니즘을 CARM1을 중심으로 체계적으로 규명했다는 점에서 의미가 매우 크다"고 밝혔다.

이번 논문은 숙명여대 약학대학 석·박사통합과정 조예나 학생이 제1 저자로 연구를 주도했으며, 생화학·분자생물학 분야의 세계적 학술지 Experimental & Molecular Medicine(IF 12.9, JCR 상위 4.2%)에 게재됐다. 연구는 한국연구재단 선도연구센터(MRC), 기초연구사업(중견연구), 한-EU 첨단바이오 글로벌 공동연구센터, 박사과정생 연구장려금 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

논문명: Cho, Y., Kim, Y.K. Multilayered regulation of cytoskeletal protein abundance: autoregulatory mechanisms of actin and tubulin. Exp Mol Med (2026).

https://doi.org/10.1038/s12276-025-01615-w