뇌 손상 회복하는 단백질 결합 발견.."난치성 뇌질환 치료 기대"

만성 외상성 뇌병증(CTE) 환자 뇌에서 헤빈-칼시온 결합(붉은 점)의 감소 (한국과학기술연구원 제공) 2021.04.08 /뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 뇌 손상의 회복 과정에 작용하는 새로운 매커니즘이 국내연구진에 의해 규명됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 7일 연구성과 간담회를 열어 뇌과학연구소의 황은미 박사팀의 연구성과를 발표했다.

황 박사는 석경호 경북대학교 의과대학 교수팀과의 공동연구를 통해 뇌 손상이 복구되는 과정에 헤빈(Hevin)-칼시온(Calcyon) 단백질 결합의 역할을 밝혔다.

연구진은 뇌 손상에서 회복되는 과정에 새로운 단백질 간의 결합이 작용하며, 결합은 회복의 초기 단계에서 중요하게 작용한다는 것을 새롭게 확인했다.

황 박사는 "보통 일반인의 뇌에 손상이 가해지는 일은 많지 않지만, 고령층에서 뇌졸중 같은 혈관 손상에 의해 뇌 조직이 손상이 가해지는 경우가 있다"며 "뇌 손상이 일어나면 현저하게 기능이 떨어졌다가 어느 정도 회복되는 것이 알려졌다"고 설명했다.

(왼쪽부터) 황은미 한국과학기술연구원 뇌과학연구소 책임연구원(교신저자), 석경호 경북대학교 의과대학 교수(교신저자), 김종헌 경북대 뇌과학연구소 연구교수(제1저자), 정현국 알버트 아인슈타인 의과대학 박사(제1저자) (한국과학기술연구원 제공) 2021.04.08 /뉴스1

연구진이 발견한 것은 이 회복과정의 일부를 규명한 것이다.

KIST 연구진은 뇌의 신경교세포에서 분비되는 단백질인 헤빈(Hevin)과 반응하는 칼시온(Calcyon) 단백질과의 결합을 발견했다. 그리고 이러한 결합이 신경세포의 회복과정에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 과학적으로 증명했다.

연구진은 뇌 속의 헤빈-칼시온 결합을 증가시키면 뇌 안에서 신경세포 간에 더 많은 연결부위를 빠르게 생성하게 하여 손상된 뇌 기능이 조기에 회복된다는 것을 확인했다. 두 단백질은 정상적인 뇌 조직에서는 결합된 형태의 단백질들이 잘 관찰되나, 외상성 뇌 손상을 받은 환자에게서는 결합 단백질의 양이 현저히 감소하여 있음을 확인했다.

경북대 연구진은 뇌 손상 동물모델을 결합된 단백질을 통해 이용해 뇌 손상이 회복되는 과정을 단계적으로 확인했다. 연구진은 뇌 손상 초기에 진행되는 염증반응으로 인해 유발된 효소단백질이 헤빈을 분해하여 헤빈-칼시온 결합을 저해한다는 것을 발견했다.

4주 정도면 회복되는 뇌 손상을 입은 동물 실험에서 뇌의 손상 부위에 직접 염증반응 억제제를 투여하면 2~3주 만에 회복될 만큼 빨라졌고, 반대로 염증 단백질을 추가로 투여하면 회복이 더뎌짐을 확인했다.

공동연구팀은 뇌 손상 회복에 중요한 초기 단계에 과정에 헤빈-칼시온 결합이 부족하게 되면 효과적인 복구과정이 저해될 가능성이 있다는 사실을 밝혀낸 것이다.

황은미 박사는 "뇌 손상뿐만 아니라 퇴행성 뇌 질환에서도 공통적으로 염증반응이 나타나므로, 이러한 뇌 질환들을 치료하기 위해서는 헤빈-칼시온 결합을 고려해야 함을 알 수 있다"며, "이번 연구 결과는 향후 시냅스 형성장애와 관련된 난치성 뇌 질환 치료제 개발로 이어질 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 한국연구재단 뇌원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지인 셀 데스 앤 디퍼렌시에이션(Cell Death & Differentiation)에 게재됐다.

seungjun241@news1.kr