UNIST 생명과학과 임정훈 교수 연구팀. 왼쪽부터 김지형, 이종보, 박주민 연구원.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 루게릭병을 억제하는 신경보호 유전자를 새롭게 발견했다. 이를 통해 퇴행성 뇌질환의 조기진단과 치료제 개발에 탄력이 가해질 전망이다.

울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 임정훈 교수팀은 루게릭 병, 전측두엽 치매와 같은 퇴행성 뇌질환을 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.

세포핵과 이를 둘러싼 세포질 간의 물질 수송은 세포 기능 유지에 꼭 필요하다. 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 발현 유전자 발현되는 단백질(EPAC1)이 핵-세포질 간 물질 수송 방향을 결정하는 ‘RAN 단백질 농도 차이’를 정상화해 세포 기능을 회복시키는 원리다. 일반적으로 RAN 단백질은 세포핵 내에 더 많지만, 루게릭병 환자의 경우 세포질로 RAN 단백질 유출돼 비정상적인 농도 차이가 발생한다. ‘LSM12’- ‘EPAC1’ 유전자 경로를 통해 발현된 EPAC1 단백질은 세포질 내 RAN 단백질이 세포핵으로 돌아가는 과정을 도와 RAN 농도구배를 정상 수준으로 회복시킨다.

LSM12-EPAC1 유전자 경로에 의한 신경세포 보호 모델.[UNIST 제공]

또 연구팀은 ‘LSM12’- ‘EPAC1’ 유전자 경로를 통해 발현된 EPAC1 단백질이 RAN 단백질 분포를 조절하는 세부 원리도 규명했다. EPAC1 단백질은 핵공 복합체와 RAN 단백질 간 결합력을 높인다. 이 때문에 세포질로 유실된 RAN 단백질은 핵공 복합체에 쉽게 붙잡히게 되고, 핵 안쪽으로 돌려 보내진다. 핵공 복합체는 핵막에 박혀 있는 거대 단백질 덩어리로, 핵-세포질 사이의 물질 교환이 일어나는 통로다.

임정훈 교수는 “이번 연구로 기존에 그 연관성이 알려지지 않았던 두 유전자가 세포 내 RAN 단백질의 분포를 조절하는 유전자 경로를 구성한다는 사실을 밝혀냈다”라며 “루게릭 병, 전측두엽 치매와 같은 관련 질환의 예측과 치료뿐만 아니라 일반적인 노화 과정의 분자생물학적인 이해를 위한 기반 지식 확립에도 큰 기여를 할 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘플로스 바이올로지’ 12월 23일 온라인 판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com