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신경세포 생존과 재생 '두 마리 토끼' 한 번에 잡는다

송고시간2020-12-16 16:43

두 작용 동시에 하는 효소 4종과 관련 유전자 발견

미 UCSD 연구진, 미 국립과학원회보에 논문

축삭 돌기와 수상 돌기를 갖춘 망막 신경절 세포
축삭 돌기와 수상 돌기를 갖춘 망막 신경절 세포

[UCSD 의대 제공 / 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 한기천 기자 = 녹내장부터 알츠하이머병까지 대다수 신경 퇴행 질환의 특징은 축삭 돌기(axon)가 손상된다는 것이다.

가늘고 긴 축삭 돌기는 한 뉴런(신경세포)의 전기 자극을 다른 뉴런으로 전달하고 뉴런 사이의 소통을 촉진한다.

뉴런의 손상에 관여하는 효소로는 '이중 류신 지퍼 키나아제(DLK)'가 널리 알려져 있다. 신경 퇴행 질환 모델에서 이 효소를 억제하면 뉴런이 견고하게 보호된다.

류신 지퍼(Leucine zipper)는 진핵세포 전사인자의 DNA 결합 부위에서 자주 보이는 단백질 구조를 말한다.

문제는 DLK가 억제되면 축삭 돌기의 재생도 차단된다는 것이다.

지금까지 유전자 조작을 통해 뉴런의 장기 생존을 북돋우고 재생도 촉진하는 방법은 나오지 않았다.

그런데 마침내 두 마리 토끼를 한 번에 잡는 길이 열렸다.

발현 억제 상태에서 뉴런을 보호하고 축삭 돌기의 재생도 촉진하는 효소 군(GCK-IV kinases)을 미국 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 과학자들이 발견했다.

이 연구 결과는 15일(현지시간) 미국 국립과학원회보(PNAS)에 논문으로 실렸다.

논문의 수석저자인 데릭 웰스비 안과학과 부교수는 "발현을 억제하면 시신경의 생존과 재생을 동시에 가능하게 하는 일군의 유전자를 확인했다"라면서 "시력을 회복하려면 이 둘이 모두 필요한데 그 방향으로 한 걸음 내디딘 것"이라고 설명했다.

정상 시신경(좌)과 녹내장 시신경
정상 시신경(좌)과 녹내장 시신경

[삼성서울병원 제공/ 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 인간 줄기세포에서 뽑아낸 망막 신경절 세포(RGC)를 대상으로, 충분한 연구를 거친 기존 화학물질들의 세포 생존 연장 및 재생 촉진 능력을 테스트했다.

그런 다음 각각의 화학물질이 다르게 작용하는 이유를 기계 학습 알고리즘으로 분석해 GCK 효소 4종의 유전자를 확인했다.

다른 유형의 신경세포에도 이 연구 결과를 적용할 수 있을지는 아직 불확실하다, 그러나 연구진은 약제 개발과 치료 가성을 높게 보고 있다.

RGC는 망막 내면 가까이에 존재하는 뉴런으로, 광수용체의 시각 정보를 모아 뇌에 전달하는 걸 돕는다.

많은 사람이 안압(眼壓) 이상에서 녹내장이 온다고 믿지만, 사실은 녹내장도 RGC와 축삭 돌기의 단계적 상실로 생기는 신경 퇴행 질환이다.

이런 RGC 상실은 시신경의 기능과 구조에 심각한 손상을 일으켜 결국 시력 장애와 상실로 이어진다.

미국 CDC(질병통제센터)에 따르면 녹내장이 있는 미국인은 약 300만 명으로 추정된다.

세계적으로 녹내장은 실명 유발 2위의 질환이기도 하다.

cheon@yna.co.kr

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