미토파지는 손상되거나 불필요한 미토콘드리아를 선택적으로 제거하는 오토파지의 한 형태로, 세포 내 미토콘드리아의 품질을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실은 미토파지의 생리적 역할과 이를 조절하는 분자적 메커니즘을 심층적으로 규명하고 있습니다. 특히 mt-Keima 마우스 및 초파리 모델을 활용하여 생체 내에서 미토파지의 활성 변화를 정량적으로 측정하고, 다양한 환경 및 유전적 요인에 따른 미토파지의 조절 양상을 분석하고 있습니다. 미토파지의 조절 메커니즘을 밝히기 위해 PINK1-Parkin 경로, Rab9-의존적 대체 미토파지 경로, 그리고 BNIP3, ULK1 등 다양한 분자 신호전달 경로의 역할을 규명하고 있습니다. 최근에는 해양생물 유래 화합물 및 이소퀴놀린 유도체 등 새로운 미토파지 유도물질을 발굴하여, 이들이 미토파지 활성에 미치는 영향과 작용 기전을 분자 수준에서 분석하고 있습니다. 또한, 미토파지 조절 인자 및 상위 신호전달 경로의 탐색을 통해 미토파지 활성화의 새로운 타겟을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 미토파지의 결함이 신경퇴행성 질환, 암, 심혈관 질환 등 다양한 인간 질환과 밀접하게 연관되어 있음을 밝히는 데 기여하고 있습니다. 미토파지 활성의 조절을 통해 질병의 예방 및 치료 전략을 개발하는 데 있어, 본 연구실의 성과는 중요한 학문적·임상적 가치를 지니고 있습니다.

미토콘드리아는 세포 에너지 대사의 중심에 있을 뿐만 아니라, 세포노화와 암화 과정에서도 중요한 역할을 담당합니다. 본 연구실은 미토콘드리아의 기능 변화가 세포노화 및 종양 발생에 미치는 영향을 다각적으로 연구하고 있습니다. 특히, p53, Akt, Nek6 등 세포주기 및 노화 관련 신호전달 인자들이 미토콘드리아의 역동성(분열과 융합), 미토파지, 그리고 활성산소(ROS) 생성에 미치는 영향을 규명하고 있습니다. 세포노화가 진행되면 미토콘드리아의 기능 저하와 구조적 변화가 동반되며, 이는 세포 내 ROS 증가와 염증성 사이토카인 분비(SASP)로 이어집니다. 본 연구실은 p53이 Drp1의 인산화 조절을 통해 미토콘드리아의 신장과 기능 저하를 유도하고, 이 과정이 세포노화의 핵심 메커니즘임을 밝혔습니다. 또한, Akt 동위효소의 특이적 역할, Nek6의 조절 기능 등 다양한 인자들이 세포노화와 암화에 어떻게 관여하는지 분자 수준에서 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 미토콘드리아 기능 이상이 암세포의 성장, 침윤, 전이뿐만 아니라, 노화 관련 조직 기능 저하 및 질병 발생에 어떻게 기여하는지에 대한 통합적 이해를 제공합니다. 궁극적으로 미토콘드리아 기능 조절을 통한 노화 및 암화 억제, 그리고 관련 질환의 치료 전략 개발에 중요한 기반을 마련하고 있습니다.

본 연구실은 미토파지 활성 조절을 통한 신경퇴행성 질환, 암, 대사질환 등 다양한 질환의 치료제 개발에 주력하고 있습니다. 최근에는 이소퀴놀린 유도체, 해양생물 유래 화합물 등 미토파지 유도 신물질을 발굴하여, 이들이 알츠하이머병, 파킨슨병, 말초신경병증, MELAS 증후군 등 미토콘드리아 기능 이상 질환 모델에서 미토파지 활성화와 증상 개선 효과를 보임을 입증하였습니다. 특히, mt-Keima 시스템을 활용한 동물 모델에서 미토파지 유도제의 효능을 정량적으로 평가하고, 분자적 작용 기전을 규명함으로써 신약 후보물질의 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다. 또한, 미토파지 조절을 통한 항암제 유도성 말초신경병증, 당뇨병성 신증, 신장질환 등 다양한 질환에서의 치료 효과를 다각적으로 검증하고 있습니다. 관련 특허 출원 및 기술이전, 기업체와의 공동연구를 통해 실제 임상 적용을 위한 기반을 마련하고 있습니다. 이러한 연구는 미토파지 조절이 단순한 기초연구를 넘어, 실제 환자 치료에 적용될 수 있는 혁신적 치료 전략임을 보여줍니다. 미토파지 기반 치료제 개발은 난치성 질환의 새로운 치료 패러다임을 제시하며, 미래 정밀의학 및 맞춤형 치료의 핵심 기술로 자리매김할 것으로 기대됩니다.