한미 연구팀 "큰박쥐 췌장에 인슐린·글루카곤 생산세포 많고 조절 DNA도 발달“

하루에 자기 체중의 2배에 달하는 달콤한 과일을 먹는 큰박쥐(fruit bat)는 왜 당뇨병에 안 걸릴까?

큰박쥐 췌장에는 인슐린과 글루카곤을 만들고 분비하는 세포가 곤충을 주로 먹는 박쥐보다 훨씬 많고 이를 조절하는 유전자도 발달해 있는 것으로 밝혀졌다.

미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 나다브 아히투브 교수와 연세대 생명공학과 이인석 교수·백승빈 연구원(박사과정) 공동 연구팀은 10일 과학저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 개별 세포에서 발현되는 유전자와 조절 DNA를 동시에 분석하는 방법으로 자메이카 큰박쥐와 곤충만 먹는 큰갈색박쥐의 차이를 비교, 이런 사실을 발견했다고 밝혔다.

당분이 많이 든 식단은 사람에게 비만과 당뇨병, 암 등 치명적 질병을 일으킬 수 있다.

그런데 박쥐 중 큰박쥐는 하루 20시간 잠을 자고 깨어있는 4시간 동안 자기 몸무게의 2배나 되는 양의 고당분 과일을 먹어 치우면서도 건강을 유지하는 것으로 알려져 있다.

공동 교신저자인 아히투브 교수는 "당뇨병에 걸리면 인체는 인슐린을 생산하지 못하거나 감지하지 못해 혈당 조절에 문제가 생긴다"며 "많은 당을 섭취하면서도 혈당 조절에 문제가 없는 박쥐의 시스템을 밝혀 사람들을 위한 더 나은 인슐린 요법을 개발하고자 한다"고 연구 배경을 설명했다.

연구팀은 큰박쥐가 당뇨병에 걸리지 않는 것은 설탕이 풍부한 식단이 해롭지 않게 몸이 적응한 것으로 보인다며 혈당을 조절하는 췌장과 신장의 진화에 초점을 맞췄다.

이들은 개별 세포에서 일어나는 유전자 발현과 유전자 발현을 조절하는 DNA 부분을 모두 측정할 수 있는 최신 기술을 활용해 큰박쥐와 곤충만 먹는 큰갈색박쥐의 췌장과 신장을 비교 분석했다.

그 결과 과일을 먹는 큰박쥐의 췌장에는 인슐린과 또 다른 당 조절 호르몬인 글루카곤을 생산하는 세포가 큰갈색박쥐나 인간보다 많을 뿐 아니라 이들 세포의 작용을 제어하는 조절 DNA 역시 발달해 있는 등 엄청난 양의 당을 처리하는 데 도움이 되도록 유전적 변화가 일어난 것으로 밝혀졌다.

신장도 큰박쥐는 수분이 많은 과일을 먹을 때 수분은 잘 배출하고 염분 등 전해질은 배출되지 않게 하는 세포가 많은 반면 수분이 적은 곤충만 먹는 큰갈색박쥐 신장은 수분이 잘 배출되지 않게 하는 기능이 발달한 것으로 나타났다.

연구팀은 큰박쥐의 일부 생물학적 특성은 당뇨병 환자에게서 발견되는 것과 유사하지만 큰박쥐가 질병 걱정 없이 단것을 좋아하는 사람에겐 꿈 같은 능력, 즉 당뇨병 걱정 없이 단것을 마음껏 먹을 수 있게 진화하는 데 성공한 것으로 보고 있다.

아히투브 교수는 "박쥐는 반향 탐지, 비행, 피가 응고되지 않게 빨아들이는 능력, 당뇨병에 걸리지 않고 고당분 과일을 먹는 능력 등 놀라운 능력을 갖춘 슈퍼히어로인 셈"이라며 "이런 능력을 밝혀내는 작업은 이제 시작에 불과하다"고 말했다.

논문 공동 제1 저자로 생명정보학적 분석을 담당한 백승빈 연구원은 "단일 세포 안에서 일어나는 유전자 발현과 조절 DNA 등을 동시에 볼 수 있는 최신 시퀀싱 기술로 큰박쥐의 혈당 조절 능력을 확인할 수 있었다"며 "연구실에서는 현재 이 기술을 항암 연구에 중점적으로 적용해 면역치료법 등을 연구하고 있다"고 밝혔다.

◆ 출처 : Nature Communications, Nadav Ahituv et al., 'Integrative single-cell characterization of a frugivorous and an insectivorous bat kidney and pancreas', ⇒ 바로읽기

이 하 ⇒ 원문 가기