대구경북과학기술원 DGIST(총장 손상혁)의 뇌·인지과학전공 고재원 교수 연구팀과 엄지원 교수 연구팀이 신경세포의 막단백질이 시냅스와 신경회로에 미치는 영향을 정리한 종설논문을 게재했다.
고재원 교수와 엄지원 교수는 이번 종설논문에서 신경 재생, 신경세포 이동 등 신경계 초기에 작동하는 주요 막단백질들이 신경세포 간 형성하는 시냅스 발달에도 중요한 역할을 한다는 최근 5년간의 연구 결과 및 연구 동향을 정리하고 향후 연구 방향을 제시했다.
시냅스(synapse)는 우리 뇌의 모든 기능을 관장하는 신경회로를 생성하는 기본 단위이며, 시냅스 접착단백질(synaptic adhesion molecule)은 신경세포 간의 연결 구조를 형성 및 성숙하여 시냅스 가소성을 조절하는 핵심 인자이다.
▲ 시냅스 발달을 음성적으로 조절하는 핵심 GPI-anchor 단백질.
신경세포 표면에 단백질을 고정하는 방식 중 하나로 GPI anchor라는 당지질과 단백질을 결합하는 방식이 존재하는데, 신경계에 존재하는 다수의 GPI anchor 단백질들이 신경세포 막에서 다양한 시냅스 접착단백질들과 상호작용해 시냅스 신호전달을 조율하는 분자기전 연구가 최근 주목받고 있다.
시냅스 조절자(synapse organizer)들과 마찬가지로 GPI anchor 단백질은 다양한 뇌정신질환의 발병과 연관돼 있으며, 이번 종설논문에서 연구팀은 인간유전학 연구뿐 아니라 이들 단백질을 대상으로 제작된 다양한 형질전환 생쥐를 활용한 연구 결과를 소개하고 이 연구결과를 활용한 뇌질환 치료제의 개발 방향을 제시했다.
▲ DGIST 뇌·인지과학전공 고재원 교수(좌), 엄지원 교수.
또한, 신경계에 존재하는 GPI anchor 단백질이 핵심 시냅스 조절자와 상호작용해 시냅스 접착 신호기전을 조율 및 시냅스 발달을 매개하는 중요한 인자임을 조명했다. 이들 GPI anchor 단백질들과 시냅스 조절자와의 상호작용을 제어하는 분자 기전을 활용해 뇌질환 치료제로서의 활용 가능성을 고찰했다.
DGIST 뇌·인지과학전공 고재원 교수는 “4년 전 엄지원 교수 연구팀과 시냅스 접착단백질 중 하나인 LAR-RPTP 단백질에 관한 종설논문을 작성해 트렌즈 인 셀 바이올로지에 발표한 적 있다”며 “지난 3월 편집장의 요청에 따라 연구팀이 진행하고 있는 시냅스 단백질들의 기능에 관한 새로운 연구 결과 및 접근법들을 소개했다”고 말했다.
이번 종설논문은 세포생물학 분야 리뷰 전문 국제학술지 ‘트렌즈 인 셀 바이올로지(Trends in Cell Biology)’ 22일자 온라인판에 게재됐다. 한국 연구팀으로서는 서울대 김빛내리 교수 등에 이어 4번째로 초청돼 해당 저널에 종설논문을 게재했다. 이번 종설논문은 미래창조과학부 중견연구자지원사업, DGIST 미래브레인 사업, 삼성미래기술육성재단의 지원으로 수행됐다.
글. 정유철 기자 사진. DGIST.