국내 연구진, 뇌신경망 형성·유지 새 기전 세계 최초 발견

미래창조과학부는 국내 연구진이 뇌신경망을 형성·유지하는 새로운 기전을 세계 최초로 발견, 자폐증·루게릭병과 같은 뇌질환 치료법 개발에 기여하는 계기를 마련했다고 20일 밝혔다.

연세대 의대 정호성교수 연구팀과 영국 캠브리지대 크리스틴 홀트(Christine Holt) 교수 연구팀은 마우스 모델에서 축삭 말단 내 국소적 번역을 통한 신경망 형성 및 유지 기전에 대한 연구결과를 생명과학분야의 권위 있는 학술지인 셀(Cell, IF: 32.242) 지 6월 30일자에 게재할 예정이다.(온라인 6월 16일자 게재)

축삭은 신경세포가 다른 세포와 먼 거리 연결을 맺기 위해 사용하는 세포 소기관이다.

신경세포는 마치 전기회로에서 전선을 통해 정보가 전달되듯 긴 축삭을 통해 다른 세포에 정보를 전달하는데, 뇌가 정상적으로 기능을 수행하려면 뇌의 발생 과정에서 축삭의 말단이 정확하게 연결을 맺고 한 번 맺은 연결이 평생 유지되는 것이 중요하다.

최근까지 뇌신경망의 형성 및 유지를 위해 필요한 단백질은 모두 세포체에서 합성된 후 축삭으로 수송된다고 생각되었으나, 이번 연구를 통해 축삭이 자체적으로 말단에 저장된 RNA(리보핵산)를 번역해 단백질을 합성할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구에서는 축삭말단에서 번역되는 RNA만을 표지·분리할 수 있는 축삭트랩(axon-TRAP, 축삭에서 번역되는 전령RNA를 분리해 염기서열을 분석하는 기술)이라는 기술을 개발, 국소적으로 합성되는 단백질의 정보를 분석했다.

분석 결과, 발생과정 중에는 시냅스(synapse: 신경세포간의 연결)형성을 조절하는 단백질들이 합성되며 발생이 끝난 성체의 축삭에서는 시냅스의 기능 유지와 축삭 생존에 필요한 단백질들이 합성됨을 밝혔다.

연구는 미래창조과학부의 바이오·의료기술개발사업(국가마우스표현형분석사업·단장 서울대 성제경 교수), 뇌과학원천기술개발사업(뇌발달장애 진단 및 조절기술 개발·단장 고려대 선웅 교수)의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구를 주도한 정호성 교수는 “지금까지 사람의 RNA조절인자에 돌연변이가 생겼을 경우 자폐증과 같은 신경발달장애나 루게릭병같은 퇴행성질환이 유도되는지 알 수 없었는데, 이 연구를 통해 그 원인을 새로운 각도에서 바라봄으로써 새로운 치료법을 개발하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 의의를 밝혔다.