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뇌세포 발달조절 핵심 단백질 생성원리 규명
UNIST 민경태 교수, "뇌발달 장애 예방·치료 기여할 것"
[기사입력 2018-02-26 10:27]
△뇌신경세포 축삭돌기의 발달

국내 연구진이 지적장애 등 뇌질환을 초래하는 뇌세포 발달을 조절하는 핵심 단백질의 생성원리를 밝혀냈다.

울산과학기술원(UNIST)은 최근 생명과학부의 민경태 교수팀이 포항공과대학교(POSTECH) 융합생명과학부 김경태 교수팀과 함께 신경세포의 발달과 시냅스(synapse) 형성에 중요한 단백질 '코필린(cofilin)'의 발현 메커니즘을 처음으로 명확하게 규명했다고 26일 밝혔다.

연구진에 따르면 인간의 뇌 속에는 대뇌피질에만 약 100억 개의 신경세포(neuron)가 있다.

신경세포끼리 연결된 구조를 '시냅스'라고 하는데 여기서 신호가 전달돼 정보처리와 저장이 이뤄진다.

시냅스 구조는 자극에 따라 역동적으로 조절돼 숫자나 모양이 달라지며 이때 신경세포 끝에서 가지처럼 뻗어 나가는 축삭돌기(axon)의 방향 설정이나 성장 속도가 매우 중요하다.

김 교수는 "시냅스 연결이 정확하지 않으면 뇌세포 간에 신호 전달이 방해될 뿐만 아니라 기억과 학습 능력에도 차질이 생긴다"며 "이번 연구로 뇌 발달에 대한 근본적인 이해가 가능해져 뇌 발달장애 예방과 치료에 크게 기여할 것"이라고 설명했다.

 신경세포의 발달과 시냅스 형성에 중요한 단백질이라는 코필린은 '액틴(actin)'이라 불리는 미세섬유와 상호작용해 신경세포 축삭돌기의 성장 속도와 방향 조절을 유도한다는 건 이미 알려졌다.

하지만 코필린이 어떻게 만들어지는지 밝혀지지 않았다.

연구진은 코필린 번역이 일반적인 번역과 다르다는 점에 주목해 연구를 진행했다.

번역이란 생물학에서 유전정보를 해독해 단백질을 만들어내는 과정을 말한다.

일반적으로 생체 내에서 단백질은 DNA에 있는 유전정보를 가져와 단백질 아미노산에 맞는 암호로 바꾼 뒤(전사), 리보솜(ribosome)에서 합성(번역)된다.

복제된 유전정보는 mRNA(messenger RNA)가 전달하는데, 이때 다양한 유전인자가 달라붙어 리보솜을 끌어오면서 단백질 합성이 시작된다.

반면 기존 번역방식과 다르게 코필린 mRNA 앞에는 아이리스(IRES, Internal Ribosme Entry Site) 활성을 가지는 부위가 있었다.

IRES가 활성화되면 mRNA를 리보솜에 바로 연결해 단백질 합성을 시작할 수 있다.

숙주를 감염시켜야 하는 바이러스나 위급상황에서 빠르게 단백질을 만들 경우 IRES를 활용한다고 알려져 있다.

민 교수는 "이번 연구를 종합하면 IRES를 매개로 코필린 단백질이 신속하게 합성되면서 액틴의 길이와 방향을 조절해 정확한 시냅스가 형성되도록 돕는다"며 "뇌 신경 발달장애를 막는 핵심 단백질의 생성원리를 밝힌 것이라 향후 지적장애 유발 뇌 질환 치료에 큰 역할을 할 것"이라고 말했다.


김양순 기자  ehealth@e-healthnews.com
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