DGIST(총장 손상혁)는 고재원 뇌·인지과학전공 교수 연구팀이 김호민 KAIST 교수와 공동연구를 통해 신경세포 연결을 조절하는 단백질의 3차원 구조를 관찰해 시냅스 형성의 조절 메커니즘을 규명했다고 6일 밝혔다.
뇌는 생물체의 내외부에서 들어오는 모든 정보를 통합하고 처리해 생명 유지에 필수적인 기능과 행동을 조절할 뿐만 아니라 학습과 기억 능력을 담당하는 기관이다. 뇌는 수없이 많은 신경세포로 이뤄져 있고, 두 신경세포의 접합 부위인 시냅스에서 신경전달물질의 분비와 흡수가 일어나며 신호를 전달하고 뇌가 기능을 수행한다.
뇌가 발달함에 따라 신경세포 사이에 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스가 만들어지면서 효율적인 신경전달이 일어나는데, 두 시냅스의 균형이 깨지면 자폐증, 조울증, 강박증 등의 뇌정신질환이 발생하는 것으로 알려져 있다.
미국 스탠포드대학교 연구팀이 발견한 '뉴로리긴(Neuroligin)'과 '뉴렉신(Neurexin)' 단백질은 대표적인 시냅스 접착 단백질로서 시냅스 발달 및 기능 유지에 관여하는 중요한 인자로써 알려져 있다. 하지만 아직 구체적 메커니즘은 규명되지 않았다.
또 'MDGA1' 단백질이 억제성 시냅스에서 '뉴로리긴-2'에 결합해 뉴로리긴과 뉴렉신의 상호작용을 방해하며 억제성 시냅스 발달을 억제시킨다고 알려져 있으나 그 메커니즘 역시 확실하지 않았다.
연구팀은 단백질결정학 방법을 활용해 억제성 시냅스 발달에 관여하는 뉴로리긴-2와 MDGA1 단백질 복합체를 결정화하고 3차원 구조를 관찰했다. 후시냅스에 존재하는 MDGA1 단백질이 뉴로리긴-2와 뉴렉신 사이의 결합을 방해하면서 억제성 시냅스 형성을 저해한다는 사실을 세계 최초로 규명했다.
고재원 교수는 “흥분성 및 억제성 시냅스가 균형 있게 작동하는데 필요한 MDGA1 단백질의 분자적 조절 메커니즘을 규명했다. 시냅스 단백질의 기능 이상으로 발생하는 뇌질환들의 발병 메커니즘을 규명하고, 치료제를 개발하는 연구를 진행하겠다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 최근 셀(Cell)의 자매지이자 세계적 신경생물학 분야 국제학술지 '뉴런(Neuron)' 온라인판에 게재됐으며, 미래창조과학부 중견연구자지원사업과 IBS 시냅스뇌질환연구단의 지원으로 수행됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
