백승훈 연구실의 핵심 연구 축은 소포체 스트레스(endoplasmic reticulum stress)와 이에 대응하는 세포 내 적응 기전의 분자적 원리를 규명하는 것이다. 소포체는 단백질 접힘, 분비 단백질 가공, 막단백질 품질관리의 중심 소기관으로, 기능 이상이 발생하면 unfolded protein response(UPR)가 활성화되어 세포 항상성 회복을 시도한다. 이 연구실은 특히 세포신호전달 관점에서 소포체 스트레스가 어떻게 전사 조절, 번역 억제, 자가포식, 세포사멸 경로와 연결되는지를 체계적으로 분석해 왔다. 연구실의 대표 성과는 CREBH 절단 활성화, ATF6 관련 조절, eIF2α 인산화, ATF4 축의 기능 규명 등으로 요약된다. 이들은 소포체 스트레스 상황에서 단순한 손상 반응을 넘어 전신 염증, 항산화 방어, 미토콘드리아 항상성, 글루타티온 및 NADPH 대사 유지와 같은 광범위한 적응 반응이 유도된다는 점을 보여준다. 특히 eIF2α 인산화가 번역 감쇠를 통해 세포 부담을 줄일 뿐 아니라, 전사 재프로그램을 유도해 산화 스트레스와 ferroptosis 같은 세포사멸 경로를 억제한다는 점은 이 연구실의 중요한 학문적 기여이다. 최근에는 TFEB·TFE3의 핵이동, ATF6 유래 펩타이드, ATF6β 기반 리포터 시스템 등으로 연구가 확장되면서 소포체 스트레스 조절의 진단·스크리닝·치료 응용 가능성도 함께 탐색하고 있다. 이러한 연구는 단백질 항상성 붕괴가 관여하는 대사질환, 퇴행성 질환, 간질환, 근육 질환 등 다양한 병태에 공통적으로 적용될 수 있는 분자 플랫폼을 제공한다. 즉, 본 연구 주제는 기초 세포생물학과 질환 중개연구를 연결하는 연구실의 정체성을 가장 잘 보여주는 분야라고 할 수 있다.

이 연구실은 소포체 스트레스와 세포신호전달 연구를 대사질환의 병인 해석으로 확장해 왔다. 제2형 당뇨병, 비만, 인슐린 저항성, 지방간 및 지방간염과 같은 질환은 만성적인 영양 과잉과 대사 스트레스가 세포소기관 기능 이상을 유발한다는 공통점을 가진다. 연구실은 특히 췌장 베타세포와 간세포를 중심으로, 고혈당·고지방 환경이 소포체 항상성을 무너뜨리고 결국 세포 기능 저하와 사멸을 유도하는 과정을 분자 수준에서 규명하고 있다. 대표적으로 제2형 당뇨병과 관련하여 소포체 스트레스와 UPR의 지속적 활성화가 베타세포의 기능부전 및 세포사멸을 촉진한다는 점을 정리했고, eIF2α 인산화에 의한 번역 조절이 베타세포의 분화 상태 유지와 산화 스트레스 방어에 필수적임을 제시했다. 또한 오토파지 결핍이 FGF21 유도를 통해 비만과 인슐린 저항성에 영향을 미치는 기전을 다룬 연구는 세포 내 스트레스 반응이 개체 수준의 대사 항상성과 어떻게 연결되는지를 보여준다. 이는 세포 수준 현상이 내분비 신호와 전신 대사 조절로 확장된다는 점에서 큰 의미를 가진다. 간질환 분야에서는 간세포의 pyroptosis, inflammasome 활성, 지방독성 및 산화 스트레스에 주목하고 있다. 특히 sphingomyelin synthase 1이 DAG-PKCδ-NLRC4 축을 통해 간세포 pyroptosis를 유도하고 비알코올성 지방간염(NASH)을 촉진한다는 연구는 염증성 세포사멸과 대사성 간질환의 연결고리를 제시한다. 이러한 연구는 대사질환의 병태생리를 단순한 에너지 불균형이 아니라 세포소기관 스트레스, 염증, 세포사멸의 통합 네트워크로 바라보게 하며, 새로운 치료표적 발굴에도 직접적으로 기여한다.

백승훈 연구실의 또 다른 중요한 연구 주제는 오토파지, 미토콘드리아 기능, 그리고 골격근 항상성 사이의 상호작용을 밝히는 것이다. 최근 연구와 과제에서 확인되듯, 연구실은 근감소증, 악액질, 재생 과정, 활동 저하에 따른 골격근 위축과 회복 현상을 세포소기관 수준에서 분석하고 있다. 이는 스트레스 반응 연구를 신경·근육계 대사 적응이라는 새로운 생리적 맥락으로 확장하는 시도이며, 노화와 질환에 따른 근육 기능 저하 문제를 해결하기 위한 기반 연구로 볼 수 있다. 특히 Integrated Stress Response(ISR)와 eIF2α 인산화는 연구실이 집중하는 핵심 분자축이다. 이 신호체계는 단백질 합성 조절을 넘어 ATF4 중심의 전사 재구성을 통해 미토콘드리아 항상성 유지, 항산화 시스템 보호, GSH/NADPH 대사 조절, ferroptosis 억제 등 다층적 보호 효과를 나타낸다. 연구실은 전사체 분석과 세포소기관 기능 분석을 통해 근육 위축 및 회복 과정에서 소포체, 미토콘드리아, 오토파지 시스템이 어떻게 협응하는지를 규명하고 있으며, 이를 통해 근육 항상성 붕괴의 분자적 취약점을 찾고 있다. 이와 함께 오토파지 활성 조절 기술의 응용 가능성도 활발히 탐구하고 있다. ATF6α 유래 펩타이드가 TFEB 또는 TFE3의 핵이동을 유도하여 오토파지를 활성화한다는 특허 성과는 단백질 축적성 질환이나 세포소기관 기능 저하 질환에 대한 새로운 접근 가능성을 제시한다. 더 나아가 인공 간 생성과 혈관 네트워크 구축 프로젝트는 세포 스트레스 조절 지식을 조직공학 및 재생의학으로 연결하는 확장 연구로 해석할 수 있으며, 향후 복합 장기 모델이나 이식 가능한 인공조직 개발에도 중요한 기반이 될 수 있다.