DGIST 이성배·황대희 교수팀, 퇴행성 뇌질환 초기 발병 원리 규명

DGIST 연구팀이 퇴행성 뇌질환의 초기 발병 원리를 규명해 퇴행성 뇌질환 치료제 개발을 앞당길 것으로 기대된다.

DGIST는 뇌·인지과학전공 이성배 교수팀과 뉴바이올로지전공 황대희 교수팀(IBS 식물노화·수명연구단 부단장)이 미국 하워드휴스의학연구소(HHMI) 유넝 잔(Yuh Nung Jan) 교수와 공동연구를 통해 폴리글루타민 독성 단백질의 구조적 특징이 퇴행성 뇌질환에 미치는 초기 신경병리 기전을 세계 최초로 규명했다고 3일 밝혔다.

이에 따라 이를 활용해 치매, 루게릭병 등 독성단백질로 인해 발생하는 다양한 퇴행성 뇌질환의 치료제 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

인간의 수명이 늘어나며 퇴행성 뇌질환을 겪는 환자수도 급증하고 있다. 퇴행성 뇌질환 발병과 병의 심화과정을 규명하기 위해 많은 과학자들이 연구에 몰두하지만 아직까지 밝혀진 바가 적다.

이성배 교수팀과 황대희 교수팀은 헌팅턴 무도병, 척수소뇌변성증 등 퇴행성 뇌질환을 유발하는 폴리글루타민 독성단백질이 전화선처럼 꼬여 만들어지는 ‘코일드코일(coiled coil)구조’가 엉기며 신경세포의 급격한 형태 변형과 초기 신경병 발생에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.

폴리글루타민 독성단백질의 코일드코일 구조는 다른 단백질들의 코일드코일 구조와 비정상적으로 결합하는 특징을 지닌다.

이에 이성배·황대희 교수팀은 신경세포 내 폴리글루타민 독성단백질 코일드코일 구조가 수상돌기 수상돌기 형성을 조절하는 전사인자인 ‘Foxo단백질’과 결합해 초기 신경병증을 일으킨다는 것을 규명했다.

또 이번 연구에서 퇴행성 뇌질환의 초기 병증 관련 첫 번째 주요인자로 Foxo단백질에 주목했지만, 추가 인자들이 존재할 것으로 예측했고 이번 연구를 바탕으로 추가 인자 규명에 집중한다면 향후 관련 연구에 속도가 붙을 것으로 연구팀은 기대했다.

이성배 교수는 “퇴행성 뇌질환을 일으키는 독성단백질의 코일드코일 구조가 다른 단백질 코일드코일 구조와 엉기는 현상이 초기 신경병 발병에 중요한 요인이란 점이 연구의 핵심”이라며 “연구를 바탕으로 향후 코일드코일 구조 기반 엉김 현상만을 겨냥한 치료제를 개발한다면 퇴행성 뇌질환이 발병한 초기에 병증을 완화할 수 있는 효율적 치료가 가능하리라 기대한다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS·Proceedings of the National Academy of Sciences) 11월 6일 판에 게재됐다. 또 영국 우수논문 검색시스템인 F1000 Prime(Faculty of 1000 Prime)에 우수논문으로 추천됐다.