연세대학교 원주의과대학 남궁준 교수 연구팀이 갈색지방의 열생산과 에너지 소비를 조절하는 칼슘 신호 기전을 규명했다고 18일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 'Experimental & Molecular Medicine'(Nature Portfolio, IF 17.5)에 게재됐다.

갈색지방은 체내 저장 에너지를 열로 변환해 소모하는 특수 지방조직이다. 일반 지방이 에너지를 저장하는 반면, 갈색지방은 추위 노출이나 교감신경 활성화 시 지방을 분해하고 미토콘드리아를 작동시켜 체온 유지와 에너지 소비를 돕는다. 이러한 특성으로 갈색지방은 비만, 당뇨병, 지방간 등 대사질환 치료 표적으로 주목받고 있다.

연구팀은 세포 내외 칼슘 이동을 조절하는 단백질 Orai1에 주목했다. 갈색지방세포에서만 Orai1을 제거한 동물모델을 분석한 결과, 추위 노출 시 체온 유지 능력이 저하되고 산소 소비 및 열생산이 감소했다. 고지방식을 섭취한 경우 지방량 증가, 당대사 이상, 혈중 지질 증가 등 대사장애가 더 악화되는 것으로 나타났다.

Orai1은 갈색지방세포 내 칼슘 유입을 통해 지방분해와 미토콘드리아 활성화를 연결하는 핵심 조절자다. Orai1이 억제되면 지방 분해 과정이 약해지고, 미토콘드리아의 칼슘 흡수와 산화대사 기능이 함께 저하된다. 이는 Orai1이 갈색지방의 열생산 기능 유지에 중요함을 의미한다.

이번 연구는 갈색지방세포 특이적 Orai1 결손 모델을 활용해 Orai1 칼슘 신호가 갈색지방 열생산을 조절함을 처음 제시했다. Orai1이 단순 칼슘 통로를 넘어 지방분해와 미토콘드리아 기능을 함께 조절하는 중심 연결고리임을 밝혀 비만 및 대사질환 치료 전략 개발에 단서를 제공했다.

남궁준 교수는 “갈색지방의 에너지 소모 과정에서 세포막 칼슘 유입과 미토콘드리아 기능의 연결 고리를 보여준 연구”라며 “Orai1을 중심으로 한 칼슘 신호 조절이 향후 비만과 대사질환에서 갈색지방 기능을 높이는 새로운 접근법으로 이어지기를 기대한다”고 말했다.

연구에는 연세대학교 원주의과대학 생화학교실 김수지 연구원이 제1저자로 참여했으며, 생리학교실 박규상 교수와 차승규 교수 등이 공동연구자로 참여했다. 해당 연구는 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들’에도 선정됐다.