세포 접착제 '카드헤린(cadherin)'이야기

안녕하세요?

보통 인간을 비롯한 동물의 몸은 무수한 세포로 이루어져 있으며, 이 세포들 끼리 강하게 달라붙어 있다는 것을 아실 것입니다. 그냥 생각하면 당연하다면 당연 하다고 생각할 수도 있으나, Newton 2017년 10월호에 이에 대해서 자세하게 나와 있었습니다. '카드헤린(Cadherin)'이라는 단백질이 기사에서 소개되면서, 우리는 당연하게 생각했던 세포끼리 붙어 있다는 것이 사실은 '이유'가 있다는 것을 보여주고 있습니다.

이야기는 20세기 초로 거슬러 올라가는데, 동물에서 적출한 살덩이를 '트립신'이라는 단백질 수용액에 넣자, 살덩이를 이루고 있던 세포 덩어리들이 하나하나의 세포로 떨어지는 것을 확인하였다고 합니다. 참고로 이 '트립신(trypsin)'이라는 단백질은 일종의 다른 단백질을 절단하는 '효소'인데, 생명과학 연구-특히 단백질체 연구에서 정말 요긴하게 쓰이는 효소입니다.

본론으로 돌아와서 이 '트립신'에 의해서 '살덩이'를 이루던 세포 덩어리가 각자의 세포로 '분리'가 된다는 것에는 다음과 같은 의미가 있습니다. 바로 세포와 세포 사이의 결합에는 '단백질'이 관여한다는 강력한 증거가 되는데, 왜냐하면 '트립신'이라는 효소는 '단백질'을 분해하지, 세포의 다른 부분인 지질이나 당을 건드리지는 않습니다. 그래서 과거의 연구자들이 내린 결론은 세포막 외부에 있는 단백질이 세포와 세포 사이의 접착에 관여한다는 것입니다.

그럼 이 '카드헤린'이 어떻게 발견이 되었는가 했더니, 먼저 일본의 다케이치 마사토시 박사가 '칼슘'의 존재 여부가 세포간 접착에 영향을 준다는 사실을 알아 냈다고 합니다. 그 다음에는 이 단백질이 세포의 표면에 존재한다는 것을 알아 냈다고 기사에서 언급이 되어 있습니다.

위 그림은 대략적으로 '카드헤린'이 어떤 식으로 작용하는 지를 묘사한 그림입니다. 우선 카드헤린은 '세포막'이라고 위 그림에서 파란색 시트처럼 묘사가 된 막을 뚫고 나오며, 다른 세포의 '카드헤린'과 결합해서 세포끼리 붙게 만드는 것입니다. 그럼 여기서 아까전에 나온 '칼슘'과는 무슨 관계냐고 하실 건데요, '카드헤린'이라는 말 자체가 '칼슘(calcium)'과 '접착(adhere)'이라는 단어 2개가 결합한 단어 입니다.

기사에 따르면 현재까지 발견된 카드헤린의 종류만 해도 '100여종 이상'이라고 합니다. 그리고 '같은 종류'의 카드헤린 끼리 결합하는 성격이 강해서, 서로 다른 종류의 세포끼리 섞여 있어도 시간이 지나면 같은 종류의 세포끼리 서로 모여서 결합해 있는 것을 볼 수 있다고 합니다. 이 서로 다른 종류의 카드헤린의 예시는 아래의 그림과 같이 보실 수가 있습니다.

위 그림에서 왼쪽에 있는 것은 CDH1이라고 해서 E-카드헤린 이라고 불리는데, 여기서 'E'란 'Epithelium(상피)'의 머리 글자라고 합니다. 위 그림에서 우측에 있는 것은 CDH2라고 해서 N-카드헤린 이라고 불리는데, 'N'은 'Neuron(신경)'의 머리글자라고 합니다. 물론 위 그림에 소개된 '카드헤린'이 전부는 아니며, 다양한 종류의 카드헤린이 있습니다.

기사에서 가장 주목해야 할 부분은 바로 '암'인데, 암이 발병했을 경우에 가장 치명적인 문제 중 하나가 '암의 전이'입니다. 그런데 '카드헤린'이 '암의 전이'에 관여되어 있다고 합니다. 다만 아직까지는 밝혀지지 않은 부분이 많기에 더 연구가 필요한 부분으로 보이며, 뇌 연구에서도 특이하게 '뇌의 부위'마다 관여되는 '카드헤린의 종류'가 다르다고 합니다. 이정도가 되니, 카드헤린이 단순한 접착제가 아니라 그 이상의 기능을 하는 듯 하다는 생각이 듭니다.