본 연구실은 활성산소가 매개하는 독성 및 생체의 방어 기전을 밝히고 , 이와 관련된 질환의 예방 또는 치료제를 개발하는 연구를 진행하고 있습니다.
우리 모두는 공기를 호흡하며 살고 있다는 점에서 호기성 생물이며, 대기를 이루고 있는 물질의 약 21%가 산소입니다. 원래 안정한 분자 상태인 산소는 미토콘드리아에서 생명유지를 위한 ATP 생산과정에 참여하는 중요한 작용을 합니다. 반면에 일부분은 그림에 나타난 바와 같이 다양한 세포내 작용 (endogenous) 또는 생체 외부 원인 (exogenous)에 의해 활성산소 (ROS, reactive oxygen species)인 superoxide anion (O2•–), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (•OH)의 생성을 유발합니다.
활성산소는 체내에서 쓰이는 보통 산소보다 불안정해서 반응성이 매우 증가되어 다른 분자들을 쉽게 산화시키는 산화제로 작용합니다. 따라서 적당한 양이 필요한 장소와 필요한 때에 만들어져서 역할을 마치도록 antioxidant defense system에 의해 소멸되어야 합니다. 그렇지 못할 정도로 생성량이 너무 높거나 항산화 시스템의 기능이 억제되어 임계치를 넘어서는 높은 레벨의 활성산소는 세포내 생체분자 (지질, 단백질, DNA 등)를 산화시켜 고유의 생체기능을 발휘하지 못하게 하는 toxic redox signaling을 거쳐 다양한 질병을 유발하는 독성을 일으키게 됩니다.
그러나 본 연구실을 포함한 여러 연구실의 결과에 의하면 불필요해 보이는 활성산소도 특정 장소 및 특정 시점에 (특히 정상적인 세포신호전달 체계와 협력하여) homeostatic level로 유지되면 생체의 정상적인 신호전달계를 조절하는 신호전달 물질로 작용합니다. 즉, 정상적인 생리작용 (예를 들면 세포의 증식, 분화 등)을 위해서는 homeostatic level의 활성산소가 유지되는 것이 필수적이며, 이 때 활성산소는 정상적인 증식 및 분화 기능을 수행하는 과정에 중요한 second messenger로 작용합니다. 활성산소의 target molecule은 가역적인 산화형으로 변화 (reversible oxidative modification)되고 이후의 정상적인 redox signaling을 매개합니다.
예방약학과 독성학에서 cytochrome P450을 통한 여러 xenobiotics (drugs, pollutants, food additives)의 산화 과정 중 부산물로 생성되는 활성산소는 다양한 산화적 독성 및 질병을 유발하는 매우 중요한 원인입니다. 과도하게 높은 level의 활성산소를 발생시켜 독성을 유발하는 원인의 유해성을 과학적으로 규명하고, 위해도를 결정하고, 이에 대한 위해성 관리를 제안하는 것은 독성학과 예방약학의 중요한 연구 분야이기도 합니다.
본 연구실에서는 활성산소가 매개하는 간독성, 심혈관계독성, 피부광독성 등에 관련된 redox signaling network의 변화를 밝히고, 관련된 간 / 심혈관계 / 피부 질환 등의 발생 및 악화기전을 규명하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통하여 질환을 매개하는 산화환원계 신호전달 인자를 발굴하고, 이를 제어함으로써 간 / 심혈관계 / 피부 질환 등을 예방 또는 치료할 수 있는 효능물질을 합성 화합물 또는 천연물 라이브러리로부터 발굴하기 위한 연구도 진행하고 있습니다.
항산화효소 기능 손실 세포 및 형질전환
동물 모델을 응용한 미토콘드리아 활성산소 매개 간/심장독성 안전성 평가 기술 구축
허혈/재관류로 인한 심근 손상을 방어하는
미토콘드리아 내 항산화효소의 역할 규명
• 동맥경화성 혈전증을 유발하는 혈소판의
활성화를 방어하는 항산화효소의 역할 규명
• 항혈소판제 개발 - 활성 검증 및 작용기전 규명
다양한 항산화효소가 자외선이 조사된
피부세포의 신호전달계의 조절을 통해
산화적 독성을 방어하는 기능 규명
