신경세포 성장 발달에 필요한 에너지 공급을 촉진하는 새로운 단백질을 국내 한 대학 연구팀이 발견했다.

신경세포 성장 발달에 필요한 에너지 공급을 촉진하는 새로운 단백질을 밝혀낸 UNIST 생명과학과 연구팀 모습. 왼쪽부터 이소연 연구원(제1 저자), 김재익 교수, 박동근 연구원(제1 저자). UNIST제공

UNIST(울산과학기술원)은 생명과학과 김재익 임정훈 교수 연구팀이 ‘mtIF3’ 단백질이 뇌 신경세포(뉴런) 발달에 관여한다는 사실을 발견했다고 26일 밝혔다.

이 단백질은 미토콘드리아 번역 조절을 통해 신경세포 성장원뿔 발달에 필요한 막대한 에너지 공급을 촉진하는 역할을 하는 것으로 나타났다. 미토콘드리아는 에너지를 만드는 세포 속 기관으로, 미토콘드리아 안에 자체 암호화된 단백질들이 합성하는 과정을 미토콘드리아 번역이라고 한다. 미토콘드리아에서 번역된 단백질은 에너지 합성 과정에 쓰인다. 연구팀은 자체 개발한 형광 센서 기술로 이 같은 사실을 입증했다.

미토콘드리아 번역에 필요한 두 물질이 만나게 되면 형광이 방출되는 원리로 작동하는 센서인데, 번역이 활성화될수록 형광 세기도 더 커진다. 실험 결과 신경세포 말단에서 mtIF3 단백질을 합성하면 형광 센서에서 검출되는 빛의 세기가 커졌고, 이 단백질을 억제하면 신경세포 발달이 억제됐다. 이는 mtIF3 단백질이 미토콘드리아 번역을 활성화해 신경세포 발달을 조력한다는 증거라고 연구팀은 설명했다.

미토콘드리아 번역을 시각화하는 형광 센서의 원리와 mtIF3 단백질의 신경세포 성장 조절 효과를 나타낸 그림. UNIST 제공

김 교수는 “이번 연구로 신경세포 말단에서 미토콘드리아를 즉각적으로 조절하는 분자 기전을 발견할 수 있었다”며 “환경과 에너지 수요의 변화에 따라 세포핵 단백질 합성과 미토콘드리아 단백질 합성이 어떤 방식으로 소통해 세포 기능을 조절하는지를 밝히는 다양한 연구에 이 기술을 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편, 연구 결과는 생명과학 분야 주요 학술지인 ‘비엠씨 바이올로지’(BMC Biology)에 지난 7일 자로 발표됐다.