UNIST, 뇌발달 핵심 원리 규명…"발달장애 치료 기여 전망"

【울산=뉴시스】구미현 기자 = UNIST(울산과학기술원)는 생명과학부의 민경태 교수팀과 POSTECH 융합생명과학부의 김경태 교수팀이 신경세포의 발달과 시냅스(synapse) 형성에 중요한 단백질, '코필린(cofilin)'의 발현 메커니즘을 처음으로 규명했다고 26일 밝혔다. 사진은 연구진 모습. 2018.02.26. (사진=UNIST 제공) [email protected]

민경태 교수, POSTECH 김경태 교수팀과 공동 연구


【울산=뉴시스】구미현 기자 = 국내연구진이 뇌신경세포 발달에 필요한 핵심적인 단백질인 생성원리를 최초로 규명했다.
 
UNIST(울산과학기술원)는 생명과학부의 민경태 교수팀이 신경세포의 발달과 시냅스(synapse) 형성에 중요한 단백질, '코필린(cofilin)'의 발현 메커니즘을 처음으로 규명했다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 POSTECH 융합생명과학부의 김경태 교수팀과 공동으로 진행됐다.

 연구진에 따르면 인간의 뇌 속에는 대뇌피질에만 약 100억 개의 신경세포(neuron)가 존재한다. 신경세포끼리 연결된 구조를 시냅스라고 하는데, 여기서 신호가 전달돼 정보처리와 저장이 이뤄진다.

시냅스 구조는 자극에 따라 역동적으로 조절돼 숫자나 모양이 달라진다. 이때 신경세포 끝에서 가지처럼 뻗어나가는 축삭돌기(axon)의 방향 설정이나 성장속도가 매우 중요하다.

김경태 POSTECH 교수는 "시냅스 연결이 정확하지 않으면 뇌세포 간에 신호전달이 방해될 뿐 아니라 기억과 학습 능력에도 차질이 생긴다"며 "이번 연구로 뇌 발달에 대한 근본적인 이해가 가능해져 뇌 발달장애의 예방과 치료에 크게 기여할 것"이라고 밝혔다.

코필린은 액틴(actin)이라 불리는 미세섬유와 상호작용해 신경세포 축삭돌기의 성장 속도와 방향조절을 유도한다는 건 이미 알려졌다. 그러나 코필린 자체가 어떻게 만들어지는지 밝혀지지 않았다. 연구진은 코필린 단백질의 번역이 일반적인 번역과 다르다는 점에 주목해 이번 연구를 진행했다.

축삭돌기 말단에서 코필린이 번역되는 양을 비교한 모습 (자료=UNIST 제공)

연구진은 실험을 통해 코필린 단백질의 번역은 IRES를 이용한다는 점을 입증했다. 축삭돌기 말단에서 코필린 mRNA의 IRES에 엔피티비(nPTB)라는 단백질이 결합하면서 코필린 번역이 증가했던 것이다. 

민경태 UNIST 교수는 "이번 연구를 종합하면, IRES를 매개로 코필린 단백질이 신속하게 합성되면서 액틴의 길이와 방향을 조절해 정확한 시냅스가 형성되도록 돕는다고 정리할 수 있다"며 "뇌신경 발달장애를 막는 핵심 단백질의 생성원리를 밝힌 것이라 향후 지적장애 유발 뇌질환 치료에 큰 역할을 할 것"이라고 기대했다.

이번 연구결과는 분자생물학 분야의 저명 학술지인 '엠보 저널(The EMBO Journal)'에 게재됐다.

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