국내 연구진이 융합과학을 이용해 뇌신경세포에서 신호를 전달하는 과정을 단계별로 정확히 측정해 치매 등 질환에 뇌신경세포가 손상되는 원인을 규명할 새로운 가능성을 열어 주목된다.
이에 따라 뇌신경세포가 손상되는 과정과 원인을 규명할 수 있어 향후 치매 등의 질환 연구 발전에 획기적인 계기가 될 전망이다.
교육과학기술부는 이남기 포스텍 교수와 신연균 KIST 교수의 이러한 연구결과가 분자생물학 분야의 권위있는 학술지인 '유럽과학지(EMPO Journal)' 3월10일자 온라인 속보에 게재됐다고 21일 밝혔다. 이들은 교과부와 한국연구재단(이사장 이승종)의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 이번 연구를 수행했다.
뇌신경세포는 기억, 인지, 운동조절 등의 기능을 수행한다. 뇌신경세포가 이러한 기능을 수행하기 위해서는 다른 신경세포와 교감이 필요한데 이때 사용하는 방법이 '신경전달물질'이라는 화학물질을 분비하게 된다.
이러한 화학물질 분비는 두개의 세포막이 합쳐지면서 세포막 안에 있던 화학물질이 세포막 밖으로 방출되는 이른바 '세포막 융합'을 통해 이뤄진다. 하지만 이 현상이 어떠한 과정으로 조절되는지 지금까지 명확히 밝혀지지 않았고 신경전달 과정에서 핵심 역할을 하는 것으로 알려진 생체막 단백질 '시냅토태그민' 등의 기능도 여전히 풀지 못한 숙제로 남아 있었다.
반면, 연구팀은 화학물질분비 과정에서 생체막 단백질(시냅토태그민)이 세포막의 특정 지질(PIP2) 및 세포막 융합 단백질(SNARE)과 단계적으로 결합하면서 세포막 융합을 조절한다는 사실을 밝혀냈다.
특히, 이번 연구는 물리학에서 활용하는 단일분자 관측과 신경분자생물학에서 사용하는 세포막 융합 방법을 이용해 도출한 연구성과로 그 의미가 크다는 게 연구팀의 주장이다.
단일분자 관측이란 분자 하나의 움직임까지 정밀하게 관찰할 수 있는 측정방법으로 물리학의 대표적인 연구성과로 꼽힌다. 이를 이용하면 세포 밖 시험관 내에서 인공적인 신경세포 환경을 최대한 뇌세포와 동일하게 만들어 더 정밀하게 신경전달 과정을 연구할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
신연균·이남기 교수는 "이번 연구는 뇌세포의 신경전달과정을 명확히 규명한 성과로서, 향후 이 방법을 통해 뇌신경세포가 손상되는 치매 등 뇌질환의 정확한 발병원인을 규명할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.
