국내 연구진, 초파리 모델 이용 퇴행성 뇌질환 치료 비밀 밝혀내

아주경제 이한선 기자= 국내 연구진이 해외 공동 연구로 초파리 모델을 이용해 퇴행성 뇌질환 발병 원인을 밝혀냈다.

울산과학기술대학(UNIST)는 라비 알라다 미국 노스웨스턴 대학교 신경생물학과 교수와 임정훈 UNIST 나노생명화학공학부 교수가 퇴행성 뇌질환 유전자로 알려져 있는 어택신 2의 생체 리듬 유지에 필수적인 유전자 작용을 발견하는 등 퇴행성 뇌질환 발병 원인과 치료에 단서가 될 획기적인 연구 결과를 사이언스 지에 16일 발표했다고 밝혔다.

어택신 2 유전자에 이상이 있을 경우, 소뇌, 뇌간 및 척수가 점진적으로 퇴화되는 척수소뇌실조증, 루게릭병, 파킨슨병 등과 같은 퇴행성 뇌질환이 발병한다.

어택신 2 유전자의 분자 생물학적 기능, 특히 퇴행성 뇌질환을 일으키는 신경세포학적 역할에 대해서는 규명된 것이 없었다.

연구팀은 이를 규명하고자 초파리 모델 시스템과 단백질 질량 분석법을 이용해 어택신 2와 새 생체 시계 유전자인 투웬티-포(TYF)가 생체 리듬을 주관하는 신경 세포 내에서 특이적인 단백질 복합체를 형성하는 것을 밝혀냈다.

전령 RNA로부터 더 많은 단백질을 만들 수 있도록 하는 번역 촉진 기능에 필요한 TYF 단백질 복합체가 어택신 2 단백질에 의해 형성되고 단백질 복합체 내에서 어택신 2가 단백질 합성을 직접적으로 촉진 시키는 중요 요소로 작용한다는 새로운 사실을 입증했다.

임 교수는 다양한 형질 전환 초파리의 일주기성 행동 변화와 생체 리듬 세포 내의 유전자 발현을 분석해 어택신 2와 TYF의 결합이 생체 리듬을 유지시키는데 중요하다는 것을 증명하는데 성공했다.

어택신 2 단백질의 발현을 생체 시계 뉴런 내에서 특이적으로 저해할 경우 피어리어드라고 불리는 생체시계 유전자의 단백질 합성이 저해되고 결과적으로 일주기성 생체 리듬이 사라지는 현상을 발견했다.

연구 결과는 생체리듬을 조절하는 신경 세포에 특이적으로 작용하는 전사 후 조절 인자들과 이에 결합하는 전령RNA로 구성된 RNA와 단백질의 복합체인 리보핵산 단백질 복합체를 규정하고 그 기능을 다양한 접근 방식으로 밝혀 생체리듬 조절 메커니즘에 있어 어택신 2 유전자에 의한 전사 후 조절 기작의 중요성을 입증했다.

어택신 2 유전자에 돌연변이가 발생해 유전자들의 단백질 합성이 저하되고 노화에 의해 이러한 결함이 가중돼 신경세포들이 더욱 퇴화하는 결과로 퇴행성 뇌질환이 발병하게 된다는 것이다.

임 교수는 지난 3월 1일자로 UNIST에 임용됐다.

임 교수는 “이 논문에서 밝혀낸 어택신 2의 새로운 기능은 관련 퇴행성 뇌질환 환자들에게서 나타나는 수면 질환을 설명할 뿐만 아니라 앞으로 여러 가지 퇴행성 뇌질환의 발병 원인 연구와 그 치료에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 밝혔다.