관절의 형성에 중요한 역할을 하는 근육 활동

많은 사람들은 사지가 마비된 태아에게 관절이 발달하지 않는 이유에 대해서 오랫동안 의문을 가져왔다. 국제 공동연구팀은 이 문제에 대한 해답을 찾고자 연구해왔는데, 그 답은 바로 분자 메커니즘에 있었다. 이 연구의 결과는 에 게재되었다.

이 연구에서는 근육의 활동이 관절 발달에 어느 정도 영향을 주는지와, 운동이 아기의 발달 단계와 그 후의 기간 동안 필요한 신호 경로를 어떻게 조절하는지를 연구하였다.

연구팀에 따르면, 관절의 발달은 세포를 관절의 한 부분으로 발전하도록 ‘인도’하고, 주변의 연골조직과 분리시키는 유전자 발현의 변화에 따르게 된다고 한다. 이전의 연구에서는 Wnt/ß-카테닌 신호 경로가 관절세포의 운명을 결정하며, 관절세포가 연골로 분화되는 것을 막는 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.

프랑스, 이스라엘, 미국의 연구팀은 근육 수축이 골격 형성에 기여한다는 것을 발견하였다. 이스라엘 바이츠만 과학연구소 분자유전학과의 Elazar Zelzer 박사는 오래 전부터 태아의 운동이 관절의 발달과 직접적으로 관련되어 있다는 것은 알려져 있었지만, 어떤 활동근계가 관절 형성을 조절하는지에 대한 정교한 메커니즘은 알려지지 않았었다고 설명하였다.

이 연구에서, 사지 근육이 없거나 근육 수축성이 없는 쥐를 대상으로 실험하였을 때, 쥐는 관절 형성의 일반적인 과정이 중단된 상태로 머물렀다. 관절로 추정되는 곳에 위치한 세포는 전통적인 관절표시자의 발현을 멈추고, 연골을 형성하는 경로를 따르기 시작했다. 이 연구에서는 이러한 관찰을 바탕으로, ß-카테닌 활동의 국지적인 손실로 인해 관절의 형성이 실패했다고 설명하였다.

‘이 연구 이전에는, 운동이 관절 발달에 기여한다는 메커니즘에 대해 거의 밝혀진 것이 없었다. 본 연구의 발견으로 인해, 관절 원세포가 자신의 숙명을 지켜나가는 데에 근육 수축이 필요하다는 것을 알게 되었으며, 운동이 야기하는 기계적 자극이 관절의 발달 단계에서 수행하는 핵심적인 역할과 그 이유에 대해 설명할 수 있게 되었다.’ Zelzer 박사는 언급하였다.

올바른 기관 형성에 필수적인 것으로 알려진 원세포의 운명 결정과 태아 운동 간의 밝혀지지 않은 관계가 이번 연구의 결과를 통해 규명되었다.

이 연구는 프랑스 국립 보건의학연구원(INSERM), 파리 피에르 & 마리 퀴리 대학(Pierre et Marie Curie University), 프랑스 국립과학원(CNRS), 이스라엘 헤브라이 과학대학(Hebrew University of Science), 미국 스탠포드 의대(Stanford University of Medicine)가 참여하였다.

정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
(본 내용은 KISTI의 정보이용 승인을 통해 제공되며 저작권은 KISTI에 있습니다.)

 

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