단백질 분해효소는 단백질을 펩타이드나 아미노산으로 분해하여 세포내 에너지원으로 제공하거나 새로운 단백질의 재합성에 사용 되어 세포구성물을 만들도록 하는 중요한 효소이다. 단백질 분해효소는 또한 상처의 치유, 배란, 수정란의 착상, 배 발생과 관련된 세포환경을 변화시키고 세포의 이동에도 관여하며, 염증과 혈전의 생성 및 분해에도 직접 관여한다. 단백질 분해효소는 그 특성에 따라 트립신이나 플라스민과 같은 세린 단백질 분해효소, 카뎁신 B와 같은 시스테인 세린 단백질 분해효소, 펩신과 같은 아스파틱 세린 단백질 분해효소, 콜라겐 분해효소와 젤라틴 분해효소 등과 같은 금속함유 단백질 분해효소 등으로 나뉜다.
이정섭 교수(자연과학대학 의생명과학과)를 중심으로 1명의 계약교수, 4명의 학부 및 대학원 학생들이 참여하고 있는 분자세포생 물학 연구실에서는 이와 같은 다양한 종류의 단백질 분해효소를 생산하는 유전자의 클로닝 및 발현조절, 단백질 분해효소의 작용기작을 연구하고 있다. 주 연구내용으로는 혈액응고 및 항응고계에 관련된 다양한 종류의 단백질 분해효소 유전자 및 단백질 기능 연구, 혈전생성 저해제 및 분해효소의 탐색 및 개발 연구, 병원성 박테리아에서 분비되는 단백질분해효소에 의한 세포신호전 달 체계 분석 등이다.

최근 종양세포의 성장과 혈액응고와는 서로 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되고 있다. 혈액응고계와 XL-피브린 분해계의 활성화, 단핵구와 혈소판 표면에 응고를 촉진하는 세포반응의 활성화, 다양한 종류의 단백질 분해효소 활성화에 의한 이상(異狀) 단백질 대사(paraprotein 생성 등), TNF-α, IL-1β와 같은 염증관련 사이토카인의 유도발현, 혈관신생 및 IL-18 등과 같은 세포분열 활성화 물질의 합성 등이 그 대표적인 예라 할 수 있다. 종양세포는 혈액응고계 및 항응고계와도 다양한 상호작용을 한다. 응고에 직접 관여하는 TF, CP, FV 수용체, FXIII-유사 활성의 증가, 피브린 분해에 관여하는 uPAR, u-PA, t-PA, PAI-1, PAI-2, 사이토카인으로 TNF-α, IL-1β, VEGF 등과 같은 펩타이드 및 폴리펩타이드 매개체들이 종양세포로부터 합성되며, 상피세포, 단핵구와 거식세포 및 혈소판도 종양세포와 직접 반응하여 활성화된다. 이 과정에서 피브린과 XL-피브린이 종양세포의 주변에 축척되기도 한다.
따라서 종양세포의 성장과 혈액응고계 및 항응고계와의 반응성은 전응고계 활성의 상향제어와 항응고계 활성의 하향제어 기작에 의해 조절되고 있는 것으로 추정된다. 이러한 사실을 기초로 분자세포생물학 연구실에서는 혈액응고계 및 항응고계의 상향제어와 하향제어가 유전자 수준에서 어떻게 이루어지며, 종양세포의 성장과 전이에 피브린이 어떤 역할을 하는지, 그리고 종양세포에서 전응고와 항응고에 관련하는 유전자들의 발현이 어떠한 세포 신호전달 체계에 의해 조절되는지 등에 대한 기작을 밝히는 연구를 수행 중에 있다. 또한 종양세포와 피브린 및 피브린 분해산물인 FDP의 관련성을 밝히는 연구도 함께 수행중이다.

앞서 언급한 바와 같이 혈액응고와 항응고는 다양한 종류의 세포내 인자와 단백질 분해효소들에 의해 엄격히 조절된다. 이와 관련하여 분자세포생물학 연구실에서는 항응고 활성화제, 항응고제, 트롬빈 또는 프로트롬빈 활성화 단백질, 혈액응고 인자 FXa-특이 단백질 분해효소, 응고제-특이 저해 단백질을 분리정제하고 그 유전자를 클로닝하는 연구와 함께 피브린 중합에 관여하는 혈액응고 인자인 FXIIIa 저해제의 개발 및 피브린 중합 차단제 등을 개발하는 연구를 수행하고 있다. 분자세포생물학 연구실에서 이루어지고 있는 연구는 다양한 기능을 지닌 유용한 단백질 분해효소를 개발하여 산업화하는 데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구실에서 이루어지고 있는 연구내용을 간단히 요약하면 다음과 같다.

• 다양한 종류의 단백질 분해효소를 생산하는 유전자의 클로닝 및 발현조절 기작 연구
• 단백질 분해효소의 작용기작 및 저해제 연구
• 폐혈증 및 염증유발에 관여하는 단백질 분해효소의 특성 및 세포신호전달 체계 연구
• 혈액응고 및 항응고계에 작용하는 생체물질의 분리 및 특성규명
• 박테리아 세포와 숙주세포 사이의 interkingdom signaling에 관여하는 물질의 분리 및 특성규명