염색체 끝을 보호하는 것으로 오랫동안 알려진 단백질이 두 번째 직업을 갖고 있는 것이 적발됐다. 바로 부상 후 근육 줄기세포가 지방과 흉터 조직으로 변하는 것을 막는 일이다. 펜실베니아 대학교 페렐만 의대 연구진이 이 예상치 못한 부업을 발견했는데, 이는 근이영양증 치료와 암 생물학에 대한 통찰로 이어질 수 있다.

사이언스 어드밴시스에 발표된 이 연구는 전통적으로 텔로미어 보호막으로 알려진 TRF2가 근육 줄기세포의 유전적 정체성도 보존하여 손상된 근육을 재생할 수 있게 한다는 것을 밝혀냈다. "수년 동안 TRF2는 염색체 끝을 손상이나 부패로부터 보호하는 것이 주된 임무인 단백질로 여겨져 왔습니다,"라고 펜 메디신 정형외과 부교수인 수석 저자 포티니 무르키오티 박사가 말했다. "하지만 단순히 DNA를 보호하는 것보다, TRF2는 평생 동안 근육을 재생하는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 보입니다."

실험실 실험에서 TRF2 수치는 근육 줄기세포가 휴식, 복구, 재생 상태를 오가며 정교하게 조율된 춤을 추듯 상승하고 하강했다. 연구진이 생쥐의 근육 줄기세포에서 TRF2를 제거했을 때, 세포는 죽지 않았다. 이는 예상을 빗나간 반전이었다. 그러나 세포는 분자적 매력을 잃었다. 부상 후 건강한 근육을 재건하는 대신, 손상된 부위는 지방과 흉터 조직으로 가득 찼다. "이것은 TRF2가 이 세포에서 하는 역할에 대한 우리의 생각을 완전히 바꿉니다,"라고 무르키오티가 말했다. "정체성 상실은 부상 후 회복 가능 여부에 심각한 영향을 미칩니다."

팀이 뒤센 근이영양증 생쥐 모델에서 TRF2 제거를 테스트했을 때 상황은 더욱 복잡해졌다. 질병이 가속화되고, 근육 악화가 악화되었으며, 생쥐는 더 일찍 죽었다. 단백질의 비밀은 무엇일까? 그것은 단순히 염색체 끝에 머무르는 것이 아니라, 게놈 전반의 조절 영역에도 결합한다. 그 중 다수는 G-쿼드러플렉스라고 불리는 2차 DNA 구조를 포함하고 있는데, 이는 암 치료 표적으로 주목받고 있는 구조와 동일하다.

"우리는 TRF2가 이러한 2차 DNA 구조를 통해 근육 줄기세포의 정체성을 보존하고 손상된 근육을 복구할 수 있는 능력을 유지한다는 것을 발견했습니다,"라고 무르키오티가 말했다. "이것은 완전히 예상치 못한 것이었습니다."

이 발견은 생물학적 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 수 있다. 골격근은 놀랍도록 잘 재생되는 반면, 근육 암은 드물다. 근육 줄기세포가 TRF2를 다른 조직과 다르게 사용하는 방식을 이해하면, 언젠가 연구자들이 암을 유발하지 않으면서 조직 복구를 촉진할 수 있을지도 모른다. 무르키오티와 동료들은 현재 이 특이한 TRF2 사용이 새로운 근이영양증 치료와 암 생물학에 대한 통찰로 이어질 수 있는지 탐구하고 있다.

이 연구는 국립보건원/국립관절염 및 근골격계 및 피부질환 연구소의 보조금(R01 DK123356, R01s CA174904, GM101149, 및 FDN-143330)으로 지원되었으며, 펜실베니아 대학교 의과대학이 자료를 제공했다.