건국대 신순영 교수 연구팀(생명과학특성학과)이 아토피 피부염에서 일주기 생체 리듬을 조절하는 유전자의 발현이 교란되는 분자생물학적 원리를 규명했다고 21일 밝혔다.

지구상의 모든 생명체는 낮과 밤의 환경 변화에 동기화되면서 수면, 호르몬 분비, 대사 작용 등의 생화학적, 생리학적, 행동학적 반응이 약 24시간의 주기로 나타난다. 이러한 현상을 일주기 생체 리듬(Circadian rhythm)이라 한다.

아토피 피부염 환자에게서 일주기 생체 리듬이 변화되면서 수면장애, 호르몬 분비 장애, 염증반응, 가려움증이 심하게 나타나는 것으로 알려졌다. 

그러나 아토피 피부에서 어떤 분자적 반응으로 생체 리듬 교란이 나타나는지에 대해서는 잘 알려지지 않았다.

신순영 교수 연구팀은 연구를 통해 EGR1 단백질이 다양한 종류의 염증성 사이토카인을 생성시켜 아토피 피부염을 악화시키는 핵심 조절자임을 발견했다. 

한편 일주기 생체 리듬은 생체시계 유전자들의 발현 조절 피드백 고리에 의해 조절되는 데 이 중에서 PER2는 피부 생체 리듬을 조절하는 핵심인자로 간주되고 있다.

이런 가운데 연구팀은 이번 연구에서 아토피 피부염이 발생한 피부세포에서 EGR1이 생체시계 유전자인 PER2 생성을 증가시켜 피부 생체 리듬을 교란시키는 분자생물학적 작동 원리를 밝혀냈다.

Th2 임파구(type 2 helper T-lymphocyte)에서 분비되는 사이토카인은 능동 면역반응에 중요하게 작용하는 면역 단백질이다. 이 중에서 인터루킨-4(IL-4)는 아토피 피부염 초기 발병과 증상 악화에 핵심적 역할을 하는 사이토카인이다.

신순영 교수 연구팀은 아토피 피부염 환경에서 생성되는 IL-4가 각질형 세포의 EGR1 유전자 발현을 증가시키고, 축적된 EGR1은 PER2 유전자 프로모터에 결합해 PER2 유전자 발현을 촉진시킴으로서, 결과적으로 염증 피부에서의 생체 리듬 교란 현상이 유도된다는 사실을 EGR1 적중 마우스(knockout mouse)를 이용해 규명했다.

신순영 교수는 “아토피 피부염에서는 일주기 생체 리듬이 심각하게 교란돼 수면 장애뿐만 아니라 면역기능 억제, 가려움증 유도 등의 증상이 유발된다”며 “현재 국가신약개발사업 지원을 받아 전사인자 EGR1을 선택적으로 표적 하는 아토피 피부염 치료제 연구를 수행하고 있다”고 밝혔다.

이어 “이번 연구사업을 통해 EGR1 표적 약물이 성공적으로 개발되면 아토피 피부에서 생성되는 각종 염증성 사이토카인 생성 제어뿐만 아니라 교란된 피부 생체 리듬을 회복해 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 개념의 표적치료제 후보물질로 사용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국가신약개발재단의 지원으로 수행됐으며, 여현진 석박사통합과정 학생이 제1저자로 참여했다. 

연구 결과는 피부과학 분야 상위 3.3% 국제학술지인 ‘저널 오브 인베스티거티브 더마톨로지(Journal of Investigative Dermatology)’ (2020 피인용지수: 8.5513)에 4월 7일 온라인 게재됐다.