나이를 먹으면 뇌에 철분(Fe)이 쌓인다. 철분이 많아지면 퇴행성 신경질환이 생길 수 있다.
UNIST(총장 이용훈)는 권태준·조형준 바이오메디컬공학과 교수팀이 '나이를 먹을수록 뇌에 쌓이는 철에 대한 신경세포 대응 방법'을 규명했다고 1일 밝혔다.
권 교수팀은 노화 동물 모델과 세포주 검증 실험으로 단백질 접힘 유전자 '씨엘유(CLU)'와 '에이치이알피유디1(HERPUD1)'이 철분 독성 해소에 중요한 역할을 한다는 것을 확인했다.
철을 비롯한 중금속은 우리 몸에 필요한 성분이지만, 독성을 지닌 활성산소를 발생하고 DNA 손상이나 세포 사멸도 일으킬 수 있다. 대표적 퇴행성 신경질환인 '파킨슨병'은 노화 과정에서 '뇌 흑질(substantia nigra, SN)'에 철이 쌓여 생기는 세포 사멸이 영향을 미치는 것으로 알려졌다.
하지만 흑질에 철이 쌓여도 모두가 퇴행성 신경질환을 앓는 것은 아니다. 이는 뇌세포를 보호하는 어떤 메커니즘이 존재한다는 것을 알려준다.
권 교수팀은 이 메커니즘을 규명하기 위해 '늙은 쥐와 어린 쥐'의 자기공명영상(MRI)을 비교하고, 관련 유전자를 찾아 세포주 검증 실험을 진행했다. 늙은 쥐와 어린 쥐의 흑질 부분을 비교해 나이에 따라 쌓인 철의 양이 다르다는 것을 확인하고, 해당 영역을 직접 채취해 유전자 발현과 노화에 따라 발현량이 증가하는 유전자 기능을 분석했다.
이어 세포주 검증 실험에서 '씨엘유'와 '에이치이알피유디1' 두 유전자는 철 농도가 높아지자 반응을 일으켰다. 세포주에서 두 유전자의 발현을 줄이자 철의 침착에 따른 세포 사멸은 늘어났다. 두 유전자의 발현이 노화에 따른 철의 침착에서 뇌세포를 보호하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 확인한 것이다.
권태준 교수는 “지금까지 퇴행성 신경질환 관련 연구는 나이가 들면서 자연스럽게 뇌 조직에 축적되는 철에 관한 연구가 부족했다”며 “이번에 발견한 유전자는 노화와 관련된 퇴행성 신경질환과 철의 관계를 연구하는 데에 도움을 줄 것”이라 말했다.
이 연구는 한국연구재단 대학중점연구소지원사업과 글로벌박사 펠로우십, 한국보건산업진흥원 보건의료연구개발사업, UNIST 미래선도형 특성화사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 '에이징 셀(Aging Cell)'에 게재 예정이며, 현재 온라인에 선공개돼 있다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
