퇴행성 뇌질환 유전자인 ‘어택신-투(Ataxin-2)’는 생체리듬을 조절하는 ‘생체시계 유전자’로도 작용한다.
최근 국내 연구진이 어택신-투와 결합하는 새로운 생체시계 유전자와 그 작용원리를 밝혀 주목받고 있다. 루게릭병의 발병 원인과 치료 연구에도 중요한 단서가 될 전망이다.
임정훈 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수팀은 어택신-투가 생체리듬을 조절하는 정교한 분자생물학적 원리를 세계 최초로 규명하여 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’ 6일자에 발표했다. 몰레큘러 셀은 생화학 및 분자생물학 분야의 최고 권위의 학술지이다.
어택신-투 유전자의 돌연변이는 루게릭병, 척수소뇌실조증, 파킨슨병 등과 같은 퇴행성 뇌질환의 중요한 유전적 요인으로 작용한다. 하지만 노화에 따른 신경세포 사멸과 퇴행성 뇌질환 발병을 조절하는 ‘어택신-투 단백질 복합체’의 분자생물학적 작용 원리에 대해서는 알려진 바가 없다.
임정훈 교수는 연구에서 어택신-투 단백질과 결합하는 두 개의 새로운 단백질에 대한 유전자(Lsm12, me31B)를 발견하고, 각 단백질의 결합에 따라 달라지는 어택신-투 단백질 복합체의 생체리듬 조절 원리를 밝혀냈다. 이러한 분자생물학적 작용 원리 규명에는 형질전환 초파리의 행동신경 유전학적 모델이 활용됐다.
Lsm 12 단백질은 생체시계 유전자인 피어리어드 단백질 번역을 활성화시키고, 생체리듬이 24시간의 주기성을 가지도록 만든다. 반면 me31B 단백질은 생체리듬을 조절하는 물질(신경 펩타이드)의 분비 시기를 조절해 수면 등 생체리듬의 주기를 지속시키는 역할을 한다.
이번 연구에 공동 제1저자로 참여한 이종보 UNIST 생명과학부 석·박사통합과정 연구원은 “어택신-투 단백질 복합체가 어떤 구성이냐에 따라 생체시계 유전자의 발현과 수면주기 조절이 전혀 다르게 이뤄진다”고 설명했다. 임정훈 교수는 “이번 연구는 루게릭병과 같은 퇴행성 뇌질환 발병 원인을 이해하는 근본적인 분자생물학적 모델을 확립했다는 데 의미가 있다”며 “어택신-투 단백질 복합체가 어떤 세포생물학적 경로를 통해 루게릭병의 발생에 기여하는지 구체적으로 연구하고 있다”고 말했다.
이번 연구는 UNIST 생명과학부 석·박사통합과정 이종보, 유은석, 이호연 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 미래창조과학부/한국연구재단의 신진연구지원사업과 보건복지부/한국보건산업진흥원의 질환극복기술개발사업의 연구 지원을 통해 진행됐다. /문병도기자 do@sedaily.com
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