- 연구진, 시냅스 생성 유도 확인
- 뇌질환 원인·치료제 개발 탄력

국내 연구진이 신경세포 연결을 주관하는 시냅스(synapse) 접착 단백질의 3차원 복합체 구조를 규명했다. 이에 따라 시냅스 형성 초기 기전을 제시하게 돼 시냅스 이상으로 인한 강박증이나 조울증 등 다양한 뇌질환의 발병기전 규명과 치료제 개발에 도움을 줄 전망이다.

19일 미래창조과학부 등에 따르면 시냅스는 신경세포들의 접합 부위로, 신경전달물질을 주고 받으며 학습 및 기억, 감각, 운동 등이 원활히 조절되게 하는 뇌기능의 기본 단위다.

태아와 갓 태어난 아이의 뇌에서는 신경세포 사이 접합이 계속 일어나며 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스가 빠르게 만들어진다. 이때 이들 시냅스 간 균형에 문제가 생길 경우 자폐증과 정신분열증 등 각종 신경정신질환 들이 발생하게 된다.

최근 들어 시냅스 형성에 관여하는 신경세포 막단백질인 '시냅스 접착 단백질'에 대한 관심이 높아지고 있다. 이 단백질은 벨크로처럼 두 개의 신경세포를 단단하게 연결해 시냅스 형성을 돕는 신경세포막에 존재하는 단백질을 말한다. 이들 시냅스 접착 단백질 간의 물리·화학적 결합뿐 아니라 결합에 의해 활성화되는 쌍방향 세포신호 전달과 이로 인해 유도되는 시냅스 형성기전 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 시냅스 접착 단백질 중 최근 주목받기 시작한 슬릿트랙(Slitrak·뇌의 중추신경계에서 강하게 발현되는 단백질)과 LAR-RPTP(신경세포의 초기 발달 과정에서 중요한 역할을 하는 단백질군)는 시냅스 형성에 있어서 그 기능적 중요성이 알려져 있었다. 하지만 결합 형태 및 시냅스 형성을 위한 자세한 신호전달 기전은 알려지지 않은 상태였다.

이에 카이스트(KAIST) 의과학대학원 김호민 교수와 연세대 생화학과 고재원 교수 공동 연구팀은 단백질 결정학기술과 바이오 투과 전자현미경을 활용해 두 시냅스 접착 단백질(슬릿트랙, LAR-RPTP)이 결합된 3차원 구조를 밝혀내고 이들 상호 간 결합의 핵심이 되는 부위를 찾아냈다. 게다가 두 시냅스 접착 단백질이 결합한 후 클러스터를 형성하면서 시냅스 생성이 유도된다는 것을 규명했다.

김호민 교수는 "시냅스 접착 단백질의 기능 이상으로 나타나는 각종 뇌질환의 발병기전 이해에 큰 밑거름이 될 것"이라며 "특히 단백질 구조생물학과 신경생물학의 유기적인 협력 연구를 통해 우수한 성과를 거둔 대표적 사례가 될 것"이라고 말했다.