시냅스 접착단백질 뇌신경세포 신호전달 규명..뇌질환 치료 단초

기사입력 : 2018년07월04일 17:07

최종수정 : 2018년07월04일 17:07

DGIST 고재원·엄지원 교수팀 연구성과
시냅스 신경전달 원리 중요 단초 제공
“뇌질환의 근본적 원인 분석·치료에 활용 가능”

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 인간유전학 연구로 자폐, 조현증, 우울증 등 정신증세와 단백질 간 관련성이 제기되는 가운데 뇌 신경세포 신호전달 경로 규명으로 뇌질환 원인 분석과 치료를 가능하게 하는 연구결과가 국내에서 나와 주목된다.

4일 DGIST(대구경북과학기술원)에 따르면 이 대학 뇌·인지과학전공 고재원·엄지원 교수 연구팀은 시냅스 접착단백질 복합체에 의한 새로운 뇌 시냅스 생성 원리를 규명하는 데 성공했다.

DGIST(대구경북과학기술원) 뇌·인지과학전공 고재원(왼쪽)·엄지원(오른쪽) 교수 [사진=DGIST]

뇌를 구성하는 수많은 신경세포는 시냅스(synapse)를 통해 뇌 기능을 관장한다. 시냅스에는 흥분성 시냅스(excitatory synapse)와 억제성 시냅스(inhibitory synapse)의 두 종류가 균형 있게 작동해 정상적인 뇌 기능을 도모한다고 알려져 있다.

이 때 시냅스 접착단백질이 시냅스의 생성에 일정 역할을 수행한다는 최근 연구결과가 있지만, 시냅스를 통합적으로 조절하는 세부적인 요인이나 과정에 대해서는 아직까지 알려진 바가 없었다.

이에 연구팀은 시냅스 중에서도 흥분성 시냅스의 생성원리를 규명하기 위해 관련 접착단백질들을 발굴하고 세부 메커니즘 규명에 집중했다. 연구결과 연구팀은 접착단백질 중에서도 PTPσ 단백질과 특정 골격단백질들간의 상호작용이 시냅스 생성에 매우 중요하다는 사실을 발견했다.

특히 PTPσ 단백질의 특정 요소들이 반응해 발생하는 ‘정상적인 타이로신 신호전달 메커니즘’이 시냅스 생성에 필수적인 요소임을 규명했다.

이번 연구 결과는 신경과학 분야 전문 학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스(The Journal of Neuroscience)’의 지난달 22일자 온라인판에 게재됐다.

PTPσ 단백질에 의한 시냅스 생성 기전 유도 분자 모델 모식도: <그림 A> 흥분성 전시냅스 신경세포 막에 존재하는 PTPσ 단백질이 후시냅스 신경세포 막에 존재하는 다양한 리간드들과의 상호작용에 의해 활성화돼 신경세포 내부에 관련 신경정보를 전달함으로써 전시냅스 기능을 매개한다. 이 때 Liprin-alpha, N-cadherin, p250GAP과 같은 골격단백질, 기질단백질들과의 상호작용이 필수적이다. <그림 B> 반면, 또 다른 전시냅스 신경세포 막에 존재하는 Neurexin 단백질은 후시냅스 리간드들과의 상호작용을 통해 활성화돼 간접적으로 공동수용체(co-receptor)를 통해 전시냅스 기능을 매개한다. PTPσ 단백질과 마찬가지로 Liprin-alpha 단백질을 필요하지만, 구체적인 공동수용체인지 여부는 아직까지 미지로 남아 있다. [자료=DGIST]

kimys@newspim.com

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