루게릭병을 억제하는 신경 보호 유전자가 울산과학기술원(UNIST) 연구팀에 의해 새롭게 발견됐다.
울산과기원은 생명과학과 임정훈 교수 연구팀이 루게릭병과 전측두엽 치매와 같은 퇴행성 뇌 질환을 억제하는 유전자인 `LSM12`와 `EPAC1`을 발견하고 이들의 신경세포 보호 경로를 규명했다고 30일 밝혔다.
이 유전자는 루게릭병 환자 신경세포 내 특정 단백질(RAN 단백질)의 비정상적 분포를 교정해 세포 사멸을 억제하는 것으로 나타났다.
연구팀에 따르면 세포핵과 이를 둘러싼 세포질 간 물질 수송은 세포 기능 유지에 꼭 필요하다.
특히 핵-세포질 간 물질 수송 장애는 최근 각종 퇴행성 뇌 질환에서 신경세포 사멸을 유발하는 원인 중 하나로 지목되고 있다.
연구팀은 신경세포 사멸을 억제하는 `LSM12`-`EPAC1` 유전자 경로를 발견했다.
이 유전자 경로로 발현되는 단백질이 핵-세포질 간 물질 수송 방향을 결정하는 `RAN 단백질 농도 차이`(농도구배)를 정상화해 세포 기능을 회복시키는 원리라고 연구팀은 설명했다.
일반적으로 RAN 단백질은 세포핵 내에 더 많지만, 루게릭병 환자의 경우 세포질로 RAN 단백질이 유출돼 비정상적인 농도 차이가 발생한다.
`LSM12`-`EPAC1` 유전자 경로를 통해 발현된 단백질은 세포질 내 RAN 단백질이 세포핵으로 돌아가는 과정을 도와 농도구배를 정상 수준으로 회복시키는 것으로 나타났다.
연구팀은 또 `LSM12`-`EPAC1` 유전자 경로를 통해 발현된 단백질이 RAN 단백질 분포를 조절하는 세부 원리도 규명했다.
이 단백질은 핵공 복합체(Nuclear pore complex)와 RAN 단백질 간 결합력을 높이는데, 이 때문에 세포질로 유실된 RAN 단백질은 핵공 복합체에 쉽게 붙잡히게 돼 핵 안쪽으로 돌아가게 된다.
핵공 복합체란 핵막에 박혀 있는 거대한 단백질 덩어리로 핵-세포질 사이의 물질 교환이 일어나는 통로다.
임 교수는 "세포 내 RAN 단백질의 분포가 핵-세포질 간 물질 수송에 중요하다고는 알려져 있었지만, 그 분자생물학적 조절 기전이 자세히 알려지지는 않았다"며 "이번 연구로 기존에 연관성이 알려지지 않았던 두 유전자가 세포 내 RAN 단백질의 분포를 조절하는 유전자 경로를 구성한다는 사실을 밝혔다"고 말했다.
이어 "이번 연구는 루게릭병, 전측두엽 치매 등 질환 예측과 치료뿐만 아니라 일반적인 노화 과정의 분자생물학적인 이해를 위한 기반 지식 확립에도 크게 기여할 것"이라고 기대했다.
연구는 생명과학 분야 국제 학술지 `플로스 바이올로지`(PLOS Biology) 온라인판에 23일 자로 게재됐다.
연구 수행은 서경배과학재단, 한국연구재단의 중견연구 지원 사업과 선도연구센터 지원 사업, 한국보건산업진흥원의 질환극복기술 개발 사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.
(사진=연합뉴스)
