뇌 신호전달·기억형성 핵심 단백질 기능 규명…치매·자폐 단서

하이커뮤니티매니져 0 5 18:28

왼쪽부터 고재원 DGIST 뇌과학과 교수, 장규빈 연구원, 한경아 충남대 한경아 교수. DGIST 제공

국내 연구팀이 뇌 속에서 신경세포(뉴런) 사이의 신호 전달과 기억 형성에 핵심적인 단백질 '카스킨2(CASKIN2)'의 기능을 처음으로 규명했다. 신경세포 신호 전달 이상으로 발생하는 알츠하이머병이나 자폐스펙트럼장애 등 다양한 뇌질환의 원인 규명과 새로운 치료 전략에 단서를 제공할 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 고재원 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단 교수팀이 한경아 충남대 교수팀과 함께 카스킨2의 기능을 규명했다고 17일 밝혔다. 연구결과는 12일(현지시간) 국제학술지 '미국 국립과학원회보'에 공개됐다.

인간의 뇌는 수천억 개의 신경세포와 신경세포 사이의 연결 지점인 시냅스로 이뤄져 정보를 처리하고 기억을 저장한다. 시냅스에서는 신호를 보내는 쪽(시냅스 전 말단)과 신호를 받는 쪽(시냅스 후 말단)이 나노미터(nm, 10억분의 1m) 수준에서 정교하게 정렬돼야 정확한 신호 전달이 가능하지만 어떤 메커니즘으로 정렬이 조절되는지는 불명확했다.

PTPσ 단백질이 활성화한 카스킨2 단백질이 신호를 보내는 신경세포의 세포골격을 최적화하고 신호를 받는 신경세포의 신호 수용체 기능을 강화하는 과정을 나타낸 그림. DGIST 제공

연구팀은 시냅스 전 말단에 있는 카스킨2가 시냅스의 기능과 강도를 조절하는 핵심 인자라는 사실을 확인했다. 신호를 보내는 신경세포의 카스킨2 PTPσ라는 다른 단백질과 상호작용하며 신호를 받는 세포의 기능까지 직접 조절했다.

PTPσ가 카스킨2의 특정 부위에 작용해 '스위치'를 켜면 카스킨2는 시냅스 전 말단의 세포골격 구조를 재배열해 신호를 안정적으로 보낼 수 있도록 만든다. 신호를 받는 시냅스 후 말단의 신호 수용체 기능도 강화돼 신경세포 사이의 정보 전달이 원활해지는 원리다.

연구팀은 쥐 실험을 통해 카스킨2와 PTPσ의 상호작용이 학습과 기억 형성에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 뇌의 기억 중추인 해마 신경회로에서 카스킨2나 PTPσ의 기능을 억제한 쥐는 새로운 장소를 기억하는 공간 인지 기억 능력이 크게 저하됐다.

고 교수는 "신호를 보내는 세포의 카스킨2가 PTPσ 단백질과 상호작용해 신호를 받는 세포의 기능까지 조절하고 이러한 작용이 기억 형성 과정에 어떻게 기여하는지 분자 수준에서 규명했다"며 "카스킨2-PTPσ 단백질을 표적으로 한 새로운 뇌질환 치료제 개발의 과학적 기반이 될 것"이라고 말했다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=75120

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