DGIST 고재원·KAIST 김호민 교수팀, 뇌 시냅스 핵심 단백질 구조 첫 규명

고재원 교수(사진 왼쪽) 김호민 교수

국내 연구진이 뇌 속 시냅스 발달을 조절하는 핵심 단백질 구조를 최초로 규명해 자폐증과 같은 뇌정신질환 치료 가능성을 열었다.

DGIST는 뇌'인지과학전공 고재원 교수 연구팀이 KAIST 김호민 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 신경세포 연결을 조절하는 단백질의 3차원 구조를 세계 최초로 관찰하며 시냅스 형성의 조절 메커니즘을 규명했다고 밝혔다. 시냅스는 신경세포 사이의 신호전달이 일어나는 장소로, 뇌 기능 수행의 가장 기본단위다. 시냅스는 하나의 신경세포가 다른 신경세포를 흥분시키느냐 억제하느냐에 따라 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 나뉜다. 이들 시냅스가 어떤 과정으로 형성되는지, 자세한 과정은 여전히 베일에 싸여 있다.

연구진은 이번에 'MDGA1'이라는 단백질이 억제성 시냅스 형성을 억제한다는 사실을 밝혀냈다. 억제성 시냅스는 '뉴롤리진-2'와 '뉴렉신'이라는 두 접착 단백질의 결합으로 형성되는데, MDGA1 단백질이 둘 사이의 결합을 끊는다는 것이다. 이는 MDGA1의 3차원 구조를 해석하는 과정을 통해 알아냈다.

고 교수는 "흥분성 및 억제성 시냅스가 균형 있게 작동하는 데 필요한 MDGA1 단백질의 분자적 조절 메커니즘을 규명했다"며 "시냅스 단백질의 기능 이상으로 발생하는 뇌질환들의 발병 메커니즘을 규명하고, 치료제를 개발하는 연구를 진행하겠다"고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 신경생물학 분야 국제학술지 '뉴런'(Neuron) 지난달 21일 자 온라인판에 게재됐다.