동아대 연구팀, 파킨슨병 원인 생체조직 측정 초파리 모델 개발

【부산=뉴시스】 동아대는 의과대학 말초신경병증센터(MRC) 소속 고형종·윤진호 교수 공동연구팀이 파킨슨병 등 다양한 인체질환 원인으로 지목되고 있는 생체조직의 미토파지 활성변화 연구를 위한 '초파리 모델' 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.  사진 왼쪽부터 고형종, 윤진호 동아대 의과대학 말초신경병증센터(MRC) 교수. 2019.06.04. (사진=동아대 제공)[email protected]

【부산=뉴시스】 하경민 기자 = 동아대는 의과대학 말초신경병증센터(MRC) 소속 고형종·윤진호 교수 공동연구팀이 파킨슨병 등 다양한 인체질환 원인으로 지목되고 있는 생체조직의 미토파지(mitophagy) 활성변화 연구를 위한 '초파리 모델' 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 

김영연 동아대 연구교수가 제1저자로, 고 교수와 윤 교수가 공동 교신저자로 등록된 'Assessment of mitophagy in mt-Keima Drosophila revealed an essential role of the PINK1-Parkin pathway in mitophagy induction in vivo'(미토케이마 초파리 모델을 활용한 미토파지 분석이 생체 미토파지 활성화에서 PINK1-Parkin 경로의 필수역할 증명)이란 제목의 논문은 최근 미국실험생물학학회(Federation of American Societies for Experimental Biology)에서 발행하는 '파셉 저널'(생물학 분야 상위 10% 저널) 인터넷 판에 게재됐다.

미토파지는 손상됐거나 수명이 다한 미토콘드리아를 선택적으로 분해하는 세포작용을 말하는 것으로, 미토콘드리아 기능 유지에 핵심 역할을 한다고 알려져 있다.

또 미토파지 활성이 저하되면 퇴행성 신경질환인 파킨슨병을 일으킬 수 있다는 것이 밝혀지며 많은 관심이 집중되고 있지만, 생체 내 미토파지를 손쉽게 정량할 수 있는 연구기법과 동물모델이 개발되지 않아 연구의 걸림돌이 돼 왔다.

이번 연구 이전에도 윤 교수는 산호에서 유래한 형광단백질인 '미토케이마'를 이용해 미토파지 활성을 정량할 수 있는 기법을 개발했으며, 미토케이마를 발현하는 형질전환 마우스를 제작해 세계 최초 '생체조직의 미토파지 활성' 연구 결과를 2015년 'Molecular Cell'에 대표논문으로 발표했다.

공동연구팀은 이번 연구에서 '미토케이마를 발현하는 초파리 모델'을 제작, 이를 활용해 다양한 조직에서 미토파지 활성의 차이를 측정하고, 분화와 발생 과정에서 미토파지 활성이 매우 민감하게 변화한다는 것을 발견했다.

또 동물세포의 미토파지 조절에 중요하다고 알려진 'TORC1' 신호 경로가 초파리 조직 미토파지 활성에도 중요하며, 그동안 주로 세포 수준에서 확인됐던 스트레스성 미토파지에서의 'PINK1-Parkin'(파킨슨병의 핵심 원인유전자) 경로의 중요성을 실제 생체조직에서 최초로 입증하는 성과를 얻었다고 대학은 설명했다.

【부산=뉴시스】 동아대는 의과대학 말초신경병증센터(MRC) 소속 고형종·윤진호 교수 공동연구팀이 파킨슨병 등 다양한 인체질환 원인으로 지목되고 있는 생체조직의 미토파지 활성변화 연구를 위한 '초파리 모델' 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.  사진은 미토케이마 초파리를 활용한 다양한 조직의 미토파지 활성 측정. 2019.06.04. (사진=동아대 제공)[email protected]

'TORC1' 및 'PINK1-Parkin' 경로 등 인체 미토파지에 중요하다고 알려진 신호 경로가 초파리에서도 잘 보존돼 있음을 입증하는 성과를 거둔 이번 연구는 현재 진행 중인 '초파리 모델을 이용한 미토파지 조절 유전자 발굴'에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 연구팀을 기대하고 있다.

초파리는 생물학 분야에서 가장 많이 사용되는 동물모델의 하나로, 인체질병과 관련된 주요 유전자들이 잘 보존돼 있고 과발현 및 결손초파리 라인들이 수립돼 있어 유전자 기능 연구에 뛰어난 장점을 가진 동물모델로 알려져 있다.

고형종·윤진호 교수는 "미토케이마 초파리는 미토파지 연구와 미토콘드리아 기능 이상 질환 연구에 매우 유용하게 사용될 수 있는 연구모델이다"며 "세계의 여러 실험실에서 제작을 시도했으나 실패했던 초파리 모델 수립에 성공함으로써 연구자들에게 도움이 될 수 있어 기쁘다"고 밝혔다.

한편 고형종·윤진호 교수 연구팀은 2016년부터 동아대 말초신경병증 연구센터(MRC)에 참여하고 있다.

 이 연구팀은 초파리 모델을 활용, 퇴행성 신경질환에서 미토파지의 역할 규명 및 주요 유전자 발굴을 위한 후속연구에 매진하고 있으며, 현재까지 유용한 치료제가 없는 말초신경병증 질환들의 원인규명 및 치료제 개발을 위한 연구를 진행 중이다.


[email protected]