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DGIST, 새로운 치료 바이오마커 제시

DGIST 연구팀이 X-염색체 연관 지적장애와 관련성이 높은 신규 슬릿트랙 2(SLITRK2) 유전자 변이들을 뇌발달질환 환자들에게서 다수 발굴, 이 유전자 변이들이 슬릿트랙2 단백질의 생화학적 특성, 시냅스 구조 및 기능 변화, 그리고 인지·행동에 미치는 영향을 체계적으로 분석했다. 그 결과 슬릿트랙2가 트랙B (TrkB) 단백질의 안정성 및 성숙화를 조절해, 원활한 흥분성 시냅스 신호경로를 관장하는 핵심 인자임을 규명했다. [사진=DGIST]

시냅스는 신경정보를 빠르고 정확하게 모든 뇌기능을 관장하며, 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 구분된다. 이들은 뇌기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 서로 협력하며 신경회로 네트워크의 균형을 유지한다. 이러한 균형이 망가질 경우, 다양한 뇌 발달 질환, 정신질환, 퇴행성뇌질환 등이 발병하게 된다.

이러한 시냅스 접착 단백질은 서로 물리·화학적으로 결합하며 쌍방향으로 세포신호를 전달한다. 그러나 결합에 의한 세포 내 신호전달 작동방식에 관해서는 현재까지 명확히 밝혀진 바가 없었다.

앞서 공동 연구팀은 시냅스 접착 단백질군을 다수 발굴, 그 기능을 연구 해오며 슬릿트랫(Slitrk) 시냅스 접착단백질군이 흥분성 및 억제성 시냅스 발달에 관여하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다. 이 중 슬릿트랫2(Slitrk2) 단백질은 흥분성 시냅스 형성에 특이적으로 관여하는데, X-염색체 연관 지적장애(X-linked intellectual disability)를 비롯한 자폐증, 지적장애 등 뇌질환과도 밀접하게 관련돼 있다. 

실제로 조현병, 양극성 장애와 관련한 다양한 슬릿트랙2 유전자 변이가 기존에 보고된 바 있으나 이러한 변이들이 어떻게 슬릿트랙2 단백질 기능에 영향을 주어 뇌질환을 유발하는지에 대해서는 명확하게 알려지지 않았다.

이에 공동 연구팀은 뇌정신 및 뇌발달 질환자들을 대상으로 엑솜시퀀싱을 통해 기존에 보고되지 않았던 다양한 슬릿트랙2 유전자 변이들을 검출, 이 변이들이 슬릿트랫2 단백질 구조 및 기능에 어떻게 영향을 미치는지 체계적으로 분석했다. 특히 변이들 중 일부는 슬릿트랙2 단백질이 세포막에서 제대로 발현하지 못하게 기능을 망가뜨려 흥분성 시냅스 신경전달과정을 저해함을 발견했다.

☞엑솜시퀀싱:전체 DNA 영역 중 단백질을 암호화하는 부분인 엑솜 영역의 염기서열만을 분석하는 방법.

연구 결과, 뇌발달질환 연관 신규 슬릿트랙2 변이들은 모두 트랙B 수용체의 발현 및 활성을 비정상적으로 변형시켰다. 트랙B 수용체는 BDNF 인자와 함께 작동해 시냅스 발달을 매개하는 중요 단백질로, 자폐 등 뇌 발달 질환과의 연관성도 잘 알려져 있다. 따라서, 연구팀은 슬릿트랙2-트랙B 복합체를 타겟으로 한 신규 뇌정신질환 치료제 개발에 중요한 단서를 제공할 수 있을 것으로 전망했다.

고재원 교수는 "이번 연구를 통해 슬릿트랙2-트랙B 복합체가 관련 뇌발달질환의 중요한 바이오마커가 될 수 있음이 시사됐다"며 "현재 관련 후속연구를 진행하고 있다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 '중견연구사업', '기초연구실지원사업' 및대구경북과학기술원의 '미래선도형특성화연구'의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)'에 게재됐다.

출처 : 헬로디디(http://www.hellodd.com)