세린/일탄소 대사(serine/one-carbon metabolism)는 뉴클레오타이드 생합성과 후성유전적 유지에 필수적인 자원을 제공하며, 따라서 암세포 성장에 필요하지만, 상세한 조절 기전은 아직 불명확하다. 우리는 글리코겐 합성효소 키나아제 3(glycogen synthase kinase 3, GSK3)가 세린/일탄소 대사 효소의 발현을 조절하는 데 있어 핵심적인 역할을 한다는 점을 규명하였다. GSK3의 핵 내 농축은 PHGDH, PSAT1, PSPH 및 SHMT2, MTHFD2를 포함하는 일탄소 대사를 포함하여, 새로이 세린을 합성하는 데 관여하는 유전자들의 발현을 유의하게 억제한다. FRAT1은 GSK3의 핵 밖으로의 배출을 촉진하고 세린/일탄소 대사를 강화함으로써, SHMT1/2에 특이적인 억제제인 SHIN1과 같은 이 대사 과정을 표적으로 하는 억제제에 대한 세포의 취약성을 유도한다. 또한 약리학적 또는 유전학적 GSK3 억제는 세린/일탄소 대사를 촉진하며, 배양 세포 및 생체 내에서 SHIN1과 병용 시 암세포 증식 억제에 있어 유의한 상승적(synergistic) 효과를 나타낸다. 우리의 관찰은 핵 내 GSK3 신호의 억제가 취약성을 유발하며, 그 결과 암 치료에서 세린/일탄소 대사 억제제의 효능이 증대됨을 시사한다.

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