대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 서병창 뇌과학과 교수 연구팀이 신경세포 말단에서 신경전달물질의 분비를 조절하는 중요한 단백질인 '전압의존성 칼슘채널'의 활성에 대한 분자적 기전을 규명했다고 23일 밝혔다. 다양한 정신질환 및 만성통증 같은 신경성 질병을 치료할 수 있는 새로운 연구 실마리를 제공할 것으로 기대된다.
칼슘이온의 유입을 조절하는 전압의존성 칼슘채널 중 'CaV2.2'채널은 신경세포의 축삭말단에 발현, 신경전달물질의 분비를 조절함으로 신경세포 간 신호전달에 중요한 역할을 수행한다. 이러한 CaV2.2의 활성조절에 문제가 생기면 조울증, 정신분열증, 자폐증 같은 정신질환이나 뇌전증(간질), 만성통증 등이 발병하는 것으로 알려져 있다.
서 교수 연구진은 다양한 수용체 및 이온채널의 활성에 대한 PIP2(인지질)의 분자적 기전에 대해 연구해왔다. 특히 연구진은 전압의존성 칼슘채널의 보조 소단위체인 β2 단위체의 세포막 결합 여부에 따라 칼슘채널의 PIP2에 대한 민감도가 달라짐을 규명한 바 있다.
이번 연구에서는 β2 단위체의 세포막 결합 여부에 따라서 PIP2가 어떻게 CaV2.2의 활성을 다르게 조절하는지에 대한 원리를 분자적 수준에서 규명하고자 했다. 연구팀은 유전자 재조합을 통해 CaV2.2 채널과 β2 단위체의 다양한 변이 모델들을 만들어 전기 생리학 기법으로 확인했다.
연구 결과는 신경세포 간의 신호전달에 중요한 역할을 수행하는 CaV2.2 채널 활성의 새로운 작용 기전을 규명한 연구다. 향후 자폐증, 조울증, 정신분열증 같은 정신질환이나 뇌전증, 만성통증 같은 치명적인 신경성 질병 치료에 중요한 실마리를 제시할 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단의 '중견 연구사업', '기초연구실지원사업', '기초연구기반구축사업'의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 DGIST 뇌과학과 박천규 박사가 제1 저자로, 서병창 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 최근 생명과학 분야 저명 학술지 'eLife'에 온라인 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
