임정훈 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수팀이 생체리듬을 조절하는(생체시계) 유전자를 발견했다.
임 교수팀은 '어택신-투' 단백질과 결합하는 새로운 단백질 유전자(Lsm12, me31B) 두개를 찾아내 단백질 결합에 따라 달라지는 어택신-투 단백질 복합체의 생체리듬 조절 원리를 규명했다고 6일 밝혔다.
'어택신-투(Ataxin-2)' 단백질은 퇴행성 뇌질환 유전자이자 생체시계 유전자로 작용하기 때문에 이번 연구 성과는 루게릭병 등 퇴행성 뇌질환 원인과 치료에 기여할 것으로 전망된다.
이 연구 성과는 '몰레큘러 셀' 6일자에 실렸다. 어택신-투 단백질 유전자의 돌연변이는 루게릭병, 척수소뇌실조증, 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환 발명의 중요한 유전적 요인이다. 하지만 어택신-투 단백질 복합체의 분자생물학적 작용 원리는 알려진 게 없다.
임 교수는 이전 연구에서 생체시계 유전자인 '피어리어드(period)' 단백질 합성에 기여하는 새로운 유전자 '트웬티-포'를 발견했다. 어택신-투가 트웬티-포 단백질의 번역 활성화 기능을 촉진해 수면 주기 등 24시간 생체리듬을 조절한다는 사실을 밝혔다.
피어리어드는 세계 최초로 밝혀진 생체시계 유전자로, 이 유전자를 조작하면 생체리듬에 이상이 생긴다. 이 연구는 2011년 네이처, 2013년 사이언스에 실렸다.
임 교수팀은 이번 연구에서 형질전환 초파리의 행동신경 유전학적 모델을 활용해 어택신-투 단백질 복합체의 분자생물학적 작용 원리를 밝혀냈다.
새로 발견한 'Lsm12 단백질'은 생체시계 유전자인 피어리어드 단백질 번역을 활성화하고, 생체리듬이 24시간의 주기성을 갖도록 만든다.
'me31B 단백질'은 어택신-투 단백질과 결합해 단백질 번역 재료인 전령 RNA를 분해하는 낫원(Not1) 단백질 기능을 활성화한다.
임 교수팀은 두 단백질이 생체리듬을 조절하는 물질(신경 펩타이드)의 분비와 시기를 조절해 수면 등 생체리듬을 지속시켜 주는 것을 확인했다. 즉 어택신-투 단백질 복합체가 생체시계를 조절하는 신경세포 내에서 특이적으로 작용하기 때문에 이 복합체가 어떤 구성인지에 따라 생체시계 유전자의 발현과 수면주기 조절이 다르게 나타난다는 것을 규명한 것이다.
임 교수는 “루게릭병 같은 퇴행성 뇌질환의 발병 원인을 이해할 수 있는 근본적인 분자생물학적 모델을 확립한 데 의미가 있다”면서 “어택신-투 단백질 복합체가 어떤 세포생물학적 경로로 루게릭병 발생에 관여하는지 세부 연구에 착수했다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
