DGIST 연구팀, 흥분성 시냅스 접착단백질에 의한 뇌 신경세포 신호전달 기전 규명

시냅스 신경전달 원리 이해, 뇌질환의 근본적 원인 분석 및 치료에 활용 가능

고재원 교수

엄지원 교수

대구경북과학기술원(DGIST·총장 손상혁)는 뇌·인지과학전공 고재원·엄지원 교수 공동연구팀이 시냅스 접착단백질 복합체에 의한 새로운 뇌 시냅스 생성 원리를 규명했다고 밝혔다.

뇌를 구성하는 수많은 신경세포는 시냅스(synapse)를 통해 뇌 기능을 관장한다. 이때 시냅스 접착단백질이 시냅스의 생성에 일정 역할을 수행한다는 최근 연구결과가 있다. 그러나 시냅스를 통합적으로 조절하는 세부적인 요인이나 과정에 대해서는 아직 알려진 바가 없었다.

고재원 교수 연구팀은 시냅스 중에서도 흥분성 시냅스의 생성원리를 규명하기 위해 관련 접착단백질들을 발굴하고 세부 메커니즘 규명에 집중해왔다.

PTPσ 단백질 기반의 신경세포 신호전달 모델(왼쪽)과 뉴렉신(neurexin) 단백질 기반 분자모델. DGIST 제공

이번 연구를 통해 연구팀은 접착단백질 중에서도 PTPσ 단백질과 특정 골격단백질들 간의 상호작용이 시냅스 생성에 매우 중요하다는 사실을 발견했다. 특히 PTPσ 단백질의 특정요소들이 반응해 발생하는 '정상적인 타이로신 신호전달 메커니즘'이 시냅스 생성에 필수적인 요소임을 규명했다.

최근 대규모 인간유전학 연구 결과들이 보여주는 단백질들과 자폐, 조현증, 우울증 등 정신증세와의 연관 가능성을 고려해볼 때 연구팀이 수행한 이번 실험은 관련 단백질들의 추가 연구를 통해 뇌질환의 원인을 분석하고 치료를 가능하게 하는 중요한 단초를 제공할 것으로 기대된다.

고재원 교수는 "최근 수행된 연구에서도 보고된 바와 같이 PTPσ 단백질은 뉴렉신(neurexin) 단백질과 함께 신경회로 발달을 관장하는 핵심 단백질로 인식되고 있다"며 "관련 연구를 세계적으로 주도하고 있는 우리 연구팀이 심화연구를 수행해 시냅스 및 신경회로 발달에 대한 지속적인 연구를 진행하겠다"고 했다.

이번 연구 결과는 신경과학 분야 전문 학술지인 '저널 오브 뉴로사이언스(The Journal of Neuroscience)' 지난달 22일 자 온라인판에 게재됐다.