카이스트(KAIST, 한국과학기술원)는 윤태영 물리학과 교수 연구팀이 뇌 신경전달에 핵심 역할을 하는 스네어(SNARE) 단백질의 구조를 단분자 수준에서 규명하는데 성공했다고 9일 밝혔다.
스네어 단백질의 세포막 융합기능은 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌질환이나 신경 질환과 밀접하게 연관돼 있어 관련 치료법 개발에 실마리가 될 것으로 기대된다.
▲ 윤태영 카이스트 물리학과 교수
뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달 물질을 저장하는 주머니가 세포막에 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달 물질의 분출을 조절하는 역할을 한다.
지금까지는 스네어 단백질이 신경전달 물질을 주고받는 과정을 조절할 것이라고 추정할 뿐, 그 구조와 기능을 밝혀내지 못했다.
연구팀은 자기력 나노 집게를 이용해 피코 뉴턴(pN, 1조분의 1 뉴턴)의 힘으로 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노미터(10억분의 1ｍ) 수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하는 기법을 개발했다.
측정 결과, 생체막 사이에 있는 스네어 단백질에는 숨겨진 중간 구조가 존재하며, 이 중간구조가 생체막이 서로 밀어내는 힘을 견디고 유지하면서 신경전달 물질을 주고받는 과정을 조절하는 것으로 나타났다.
이와 함께 생체막 사이에 있는 스네어 단백질의 중간구조가 생체막이 서로 밀어내는 힘을 견디고 유지하면서 신경물질을 주고받는 과정을 조절하는 역할을 할 수 있음을 밝혔다.
이번 연구결과는 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환이나 신경질환의 예방과 치료법 개발에 실마리를 제공할 것으로 보인다.
윤태영 교수는“이 기술은 생물학의 연구대상을 물리학적인 방법 연구하는데 매우 중요한 기술로 향후 학제적 융합연구에 매우 중요한 기반이 될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 세계적인 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 4월 16일자에 실렸다.
글. 전은애 기자 hspmaker@gmail.com