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기초과학연구원, 자폐·뇌 발달장애 새로운 원인 찾았다

등록 2021.05.11 18:01:00

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뇌 발달 및 기능 조절에서 TANC2 단백질 중요성 규명...치료제 기대

TANC2 단백질 결손이 mTOR 신호전달 단백질의 과활성화 초래

[대전=뉴시스]TANC2에 의한 mTOR 신호전달체계의 균형 유지 모식도. 정상적인 뇌발달 상황에서 mTOR의 활성은 촉진자와 억제자(TANC2)에 의해 균형 있게 조절되지만 TANC2의 양이나 기능이 감소하면 균형이 깨져 mTOR의 과활성화가 초래돼 비정상적인 뇌발달 등이 유발된다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스]TANC2에 의한 mTOR 신호전달체계의 균형 유지 모식도. 정상적인 뇌발달 상황에서 mTOR의 활성은 촉진자와 억제자(TANC2)에 의해 균형 있게 조절되지만 TANC2의 양이나 기능이 감소하면 균형이 깨져 mTOR의 과활성화가 초래돼 비정상적인 뇌발달 등이 유발된다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 뇌 발달장애의 새로운 원인을 밝혀냈다.
 
기초과학연구원(IBS)은 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 단장 연구팀이 TANC2 단백질 결손이 자폐 및 뇌 발달장애를 유발하는 매커니즘을 규명했다고 11일 밝혔다.
 
이에 앞서 시냅스 뇌질환 연구단은 TANC2 단백질이 정상적인 뇌 발달에 필수적이란 사실을 규명해 TANC2와 자폐 및 뇌 발달장애의 연관 가능성이 제기 됐지만 정확한 발병기전을 밝히지는 못했다.

이번 연구에서는 연구단은 TANC2 단백질이 mTOR 단백질의 직접 억제자(negative regulator)로 뇌 발달 및 기능을 조절한다는 사실을 밝혀냈다. TANC2 단백질은 신경세포의 흥분성 시냅스(synapse)에 존재하는 단백질로 신경세포의 발달에 중요한 기능을 한다.
 
뇌의 발달은 세포 내 다양한 신호전달 체계에 의해 조절되며 이 중 mTOR 신호전달은 신경세포를 포함한 대부분 세포의 발달과 기능을 제어한다.

연구진은 TANC2 단백질과 mTOR 신호전달의 관계를 파악키 위해 TANC2 발현이 절반으로 줄어든 자폐증 생쥐모델을 제작, 시험을 통해 TANC2 단백질 결손이 mTOR 신호전달 단백질의 비정상적 과활성화로 이어져 시냅스 및 기억·학습 등의 뇌 기능이 저하된다는 사실을 밝혀냈다.

[대전=뉴시스]인간 줄기세포 유래 신경세포에서 TANC2의 발현을 감소시켰을 때 mTOR 신호전달체계의 과활성이 나타난다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스]인간 줄기세포 유래 신경세포에서 TANC2의 발현을 감소시켰을 때 mTOR 신호전달체계의 과활성이 나타난다. *재판매 및 DB 금지

또 이때 mTOR 저해 약물인 라파마이신(Rapamycin)을 투여하면 시냅스 및 뇌 인지 기능이 정상으로 회복되는 것도 확인했다. 이는 TANC2 단백질이 mTOR 신호전달 단백질을 저해해 뇌 기능을 조절한다는 의미라고 연구진은 설명했다.

이어 연구진은 인체의 신경세포에서 TANC2가 줄어들면 mTOR 신호전달체계가 비정상적으로 활성화되는 것도 발견했다. 이는 인간의 신경계에서도 TANC2가 mTOR 저해인자로 뇌 발달 및 뇌 기능을 조절한다는 뜻이다.

연구진은 TANC2 유전자 돌연변이에서 기인한 자폐 및 뇌 발달장애 치료제 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다.

연구결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.121) 온라인판에 11일 오후 6시(한국시간)에 게재됐다.(논문명:Tanc2-mediated mTOR inhibition balances mTORC1/2 signaling in the developing mouse brain and human neurons)

김은준 단장은 "이번 연구에서 최근 자폐 및 뇌 발달장애의 원인으로 부상한 TANC2 유전자 변이의 발병 메커니즘을 밝혀냈다"며 "후속 연구를 통해 mTOR 신호전달 억제제를 TANC2 유전자 돌연변이에서 기인한 자폐 및 뇌 발달장애의 치료에 활용할 수 있도록 할 것"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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