체온이 정상온도보다 더 높아지면 NF-κB 시계 빨라진다
워릭 대학교와 맨체스터 대학교의 수학자들과 생물학자들로 구성된 다학제 연구진이 실시한 최근의 연구는 우리 몸의 체온이 높으면 높을수록 우리 몸이 종양이나 상처나 염증에 대항해서 싸우는 핵심적인 방어체계에 그만큼 더 박차를 가하는 것을 발견했다.

연구진은 열병을 앓을 때처럼 약간의 체온 상승이 감염에 대한 반응을 조절하는 일종의 세포 시계의 속도를 가속화하는 것을 입증했다. 이런 새로운 발견은 그런 과정에 관여하는 핵심적인 단백질을 표적으로 삼는 보다 더 효과적이고 신속하게 작용하는 약물을 개발하는 길을 열어줄 수 있을 것이다.

생물학자들은 염증 신호가 NF-κB 단백질을 활성화해서 시계가 작동하도록 만들어 NF-κB 단백질이 세포 핵 안팎으로 드나들면서 유전자들을 켜고 끄는 것을 발견했다. 그렇게 해서 세포들이 종양이나 상처나 염증에 반응을 할 수 있게 한다. NF-κB 단백질을 통제할 수 없게 되면 그것이 크론병이나 건선이나 류머티즘 관절염 같은 염증성 질병과 관련이 된다. 체온이 34도에서는 NF-κB 시계가 느려진다. 열병으로 체온이 40도가 되는 것처럼 체온이 정상적인 37도보다 더 높아지면 NF-κB 시계가 빨라진다.

워릭 대학교 시스템 생물학 센터의 수학자들은 체온 상승이 주기를 얼마나 가속화하는지를 계산해냈다. 그들은 염증성 질환을 피하는데 필수적인 A20이라는 단백질이 그런 과정에 결정적으로 관여하는 듯한 것을 예상했다. 그들은 세포에서 A20을 제거해버리면 NF-kB 시계가 체온 증가에 대한 민감성을 상실해버리는 것을 발견했다. 선임 수학자로 수학 교수 겸 워릭 대학교 지만 시스템 생물학/염증성 질환 역학 연구소(SBIDER)의 데이비드 랜드 교수는 정상적인 경우 24시간 생체 시계는 체온의 작은 변화(1.5도)를 조절한다고 설명했다. 그는 야간 수면 중의 체온 저하가 교대 근무나 (비행기 여행으로 인한) 시차나 수면 장애가 어떻게 염증성 질환을 증가시키는지를 설명해줄지도 모른다는 견해를 밝혔다.

체온, 세포와 조직의 염증을 생물학적으로 체계화된 방법으로 변화시켜
워릭 대학교의 수학자인 댄 우드콕은 이게 어떻게 세포의 수학적인 모델이 새로운 유용한 생물학적 지식을 얻을 수 있게 해주는지를 보여주는 좋은 실례라고 말했다.

NF-κB가 조절하는 많은 유전자의 활동은 체온의 영향을 받지 않지만 핵심적인 유전자 집단이 체온의 변화에 따라 프로필이 변하는 것으로 나타났다. 체온에 민감한 이런 유전자에는 핵심적인 염증 조절 유전자들과 (세포 반응을 바꿀 수 있는) 세포간 의사소통 유전자들이 포함된다.

이 연구는 체온이 세포와 조직의 염증을 생물학적으로 체계화된 방법으로 변화시키는 것을 보여주고, 새로운 약물이 A20 단백질을 표적으로 삼아 염증 반응을 더 정확하게 바꿀 가능성이 있는 것을 시사하고 있다.

맨체스터 대학교의 선임 생물학자인 마이크 화이트 교수는 이번 연구가 환경적인 온도와 인체의 체온이 둘 다 우리 건강에 어떤 영향을 미치는지를 그런대로 설명해주고 있다고 말했다. 그는 계속해서 이렇게 말했다.
“우리는 독감과 감기의 유행이 기온이 낮은 겨울에 더 심한 경향이 있는 것을 그동안 알고 있었다. 또 기온이 높은 곳에서 사는 생쥐가 염증이나 암에 걸리는 일이 덜 흔한 것도 알고 있었다. 이제 그런 변화가 체온의 변화로 인한 면역반응으로 설명되어질 수 있는 듯하다.”

C. V. Harper et al., "Temperature regulates NF-κB dynamics and function through timing of A20 transcription" Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 May 29;115(22):E5243-E5249. doi: 10.1073/pnas.1803609115.