임정훈 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 교수 연구팀은 퇴행성 뇌질환을 억제하는 유전자를 발견하고 이들이 신경세포를 보호하는 원리를 찾아냈다. UNIST 제공
루게릭병(근위축성측삭경화증·ALS)이나 전측두엽 치매 같은 퇴행성 뇌질환을 막는 신경보호 유전자가 발견됐다. 퇴행성 뇌 질환의 조기진단과 치료제 개발에 쓰이리란 기대다.
임정훈 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 교수 연구팀은 퇴행성 뇌질환을 억제하는 유전자를 발견하고 이들이 신경세포를 보호하는 원리를 찾아냈다고 했다고 이달 28일 밝혔다.
세포핵과 이를 둘러싼 세포질 사이 물질 수송은 세포 기능 유지에 필수적이다. 루게릭병과 같은 퇴행성 뇌질환에서 신경세포가 죽는 원인 중 하나가 수송 기능이 망가지는 것이다. 예를 들어 루게릭병 환자의 신경세포는 핵과 세포질 사이 물질 수송 방향을 결정하는 ‘RAN 단백질’ 농도가 정상 세포와 다르다. RAN 단백질은 세포핵 속에 더 많은데 루게릭병 환자는 세포질로 RAN 단백질이 빠져나간다. 세포 속 물질 수송 방향에 혼란을 주며 세포가 죽게 만든다.
연구팀은 루게릭병 환자의 유전체를 분석해 'LSM12' 유전자에 돌연변이가 있음을 확인했다. LSM12 유전자는 RAN 단백질 농도 분포를 정상으로 돌려놓는 'EPAC1' 단백질을 만드는 데 관여한다. 연구팀은 루게릭병 환자의 줄기세포에서 신경세포를 만든 후 크리스퍼 유전자가위를 이용해 LSM12 유전자 경로를 활성화했다. 그러자 루게릭병 환자의 신경세포에서 관찰되던 세포 독성이 사라지는 것으로 나타났다.
연구팀은 EPAC1 단백질이 RAN 단백질 분포를 조절하는 원리도 밝혀냈다. EPAC1 단백질은 핵막의 거대 단백질로 핵과 세포질 사이 물질 교환 통로인 ‘핵공 복합체’와 RAN 단백질의 결합력을 만드는 것으로 나타났다. RAN 단백질이 핵공 복합체에 붙잡히면서 핵 안쪽으로 돌려 보내지면서 농도 분포가 정상으로 돌아오는 것이다.
임 교수는 “기존에 그 연관성이 알려지지 않았던 두 유전자가 세포 내 RAN 단백질의 분포를 조절하는 유전자 경로를 구성한다는 사실을 밝혔다”며 “루게릭 병, 전측두엽 치매와 같은 관련 질환의 예측과 치료뿐만 아니라 일반적인 노화 과정의 분자생물학적인 이해를 위한 기반 지식 확립에도 큰 기여를 할 것”이라고 말했다.
서경배과학재단과 한국연구재단 중견연구지원사업, 선도연구센터 지원사업, 한국보건산업진흥원 질환극복기술 개발사업의 지원을 받은 이번 연구는 이달 23일 국제학술지 ‘플로스 생물학’에 실렸다.
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