대사 재프로그래밍은 세포가 성장과 대사 스트레스에 대응하기 위해 에너지 대사를 변화시키는 능력을 의미합니다. 이러한 대사 변화는 암세포와 면역세포에서 두드러지게 나타나며, 세포의 지속적인 성장과 생존에 필수적인 역할을 합니다. 특히 암세포는 정상 세포와는 다른 방식으로 에너지를 생성하고, 이를 통해 빠른 증식과 환경 변화에 적응합니다. 면역세포 역시 활성화 과정에서 대사 경로를 변화시켜 면역 반응을 조절합니다. 이러한 대사 재프로그래밍은 암뿐만 아니라 비만, 당뇨, 지방간 등 다양한 대사질환의 발생과 진행에도 밀접하게 연관되어 있습니다. 예를 들어, 대사질환에서는 에너지 대사의 불균형과 면역 반응의 이상이 복합적으로 작용하여 조직 손상과 만성 염증을 유발합니다. 본 연구실은 대사 재프로그래밍이 질환의 진행 과정에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 면역계와의 상호작용이 질환의 악화에 어떻게 기여하는지에 대해 심도 있게 연구하고 있습니다. 궁극적으로, 대사 재프로그래밍의 분자적 기전을 규명함으로써 질환의 조기 진단 및 새로운 치료 전략 개발에 기여하고자 합니다. 이를 위해 다양한 동물 모델과 세포 시스템을 활용하여 대사 경로의 변화, 신호전달 네트워크, 유전자 발현 조절 등을 다각도로 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 대사질환의 예방과 치료에 있어 혁신적인 접근법을 제시할 수 있을 것으로 기대됩니다.

본 연구실은 대사 재프로그래밍에 관여하는 핵심 효소들을 표적으로 하는 혁신적인 치료제 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 소분자 화합물 및 단백질 분해 유도제(protein degrader)를 설계하여, 대사질환의 원인 효소를 선택적으로 억제하거나 분해함으로써 질환의 진행을 효과적으로 차단하는 전략을 모색하고 있습니다. 이러한 표적 치료제는 기존의 치료법과 달리, 질환의 근본적인 대사 이상을 직접적으로 교정할 수 있다는 점에서 큰 의의가 있습니다. 치료제 개발 과정에서는 우선적으로 대사 재프로그래밍에 중요한 역할을 하는 효소(예: PAK4, Sirtuin 계열 등)를 발굴하고, 이들의 기능적 역할과 질환과의 연관성을 동물 모델 및 환자 샘플을 통해 검증합니다. 이후, 구조 기반 약물 설계와 고효율 스크리닝 기법을 활용하여 후보 물질을 도출하고, 세포 및 동물 실험을 통해 약효와 안전성을 평가합니다. 최근에는 PROTAC(Proteolysis Targeting Chimera) 기술을 적용하여, 기존 저해제보다 더 강력하고 선택적인 단백질 분해 유도제를 개발하는 데에도 성공하였습니다. 이러한 연구는 대사질환(비만, 당뇨, 지방간 등)뿐만 아니라 암, 만성 염증성 질환 등 다양한 질환의 치료에 적용될 수 있는 플랫폼 기술로 확장될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 다학제적 협력을 통해 대사 재프로그래밍 효소 표적 치료제의 임상 적용 가능성을 높이고, 환자 맞춤형 정밀의료 실현에 기여하고자 합니다.

Sirtuin 계열 단백질과 p21-activated kinase 4(PAK4)는 대사질환의 발생과 진행에서 중요한 신호전달 조절자로 주목받고 있습니다. Sirtuin은 NAD+ 의존성 탈아세틸화 효소로, 유전자 발현, 노화, 염증, 에너지 대사 등 다양한 생리적 과정에 관여합니다. 특히 Sirt6, Sirt1, Sirt5 등은 지방조직 염증, 인슐린 저항성, 간질환, 골질환 등에서 핵심적인 역할을 하며, 최근 연구에서는 이들의 결손이나 과발현이 대사질환의 민감도와 예후에 직접적인 영향을 미침이 밝혀졌습니다. PAK4는 세린/트레오닌 키나아제로, 세포골격 재구성, 세포 이동, 성장, 유전자 발현 조절 등 다양한 세포 기능을 조절합니다. 본 연구실은 PAK4가 지방조직, 근육, 간 등에서 대사 경로를 어떻게 조절하는지, 그리고 이 과정이 비만, 당뇨, 지방간, 신장질환 등 다양한 대사질환의 병태생리에 어떻게 기여하는지에 대해 집중적으로 연구하고 있습니다. 예를 들어, PAK4의 활성화 또는 억제가 지방 분해, 에너지 소비, 인슐린 감수성, 염증 반응 등에 미치는 영향을 동물 모델과 임상 샘플을 통해 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 Sirtuin 및 PAK4 신호전달 경로를 표적으로 하는 새로운 치료제 개발의 근거를 제공할 뿐만 아니라, 대사질환의 분자적 병태생리 이해를 심화시키는 데 중요한 기여를 하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 이들 신호전달 인자의 상호작용과 조절 메커니즘을 심층적으로 분석하여, 대사질환의 예방과 치료에 있어 혁신적인 전략을 제시할 계획입니다.