뇌 시냅스 단백질 작동 원리 규명..우울증 등 새 치료제 기대

DGIST 연구팀 억제성 시냅스 신경전달 조절 메커니즘 제시

(대구=연합뉴스) 한무선 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST)은 뇌·인지과학전공 고재원·엄지원 교수 공동연구팀이 뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 새 바이오마커를 발견했다고 21일 밝혔다.

DGIST 뇌·인지과학전공 공동연구팀 (대구=연합뉴스) 불안 행동 조절하는 뇌 시냅스 단백질 작동 원리를 규명한 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 고재원(뒤편 오른쪽)·엄지원 교수(뒤편 왼쪽) 공동연구팀. 2021.7.21 [DGIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

이번 연구 성과는 불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발에 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다.

시냅스는 신경 정보를 빠르고 정확하게 전달하는 특별한 창구로 작동하며 모든 뇌 기능을 관장한다. 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 나뉘어 뇌 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 서로 길항적으로 작용해 신경회로 네트워크 균형을 유지한다.

특정 영역 억제성 시냅스가 망가지면 기억력 감퇴, 자폐증, 우울증 등이 생기는데 그동안 이러한 메커니즘이 어떻게 조절되는지 확립된 분자 원리가 없었다.

연구팀은 2016년 억제성 시냅스 단백질인 'IQSEC3'를 최초로 발굴했다. 지난해에는 IQSEC3가 기억, 학습 등에 관여하는 뇌 부위인 해마 치아이랑의 신경회로 활성과 소마토스타틴(somatostatin) 펩타이드 양을 조절해 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명했다.

이를 바탕으로 이번에 IQSEC3 단백질이 외부 자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자인 Npas4 단백질의 하위 인자로 작동하면서 뇌의 해마 영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경전달을 조절한다는 점을 증명했다.

또한 화학유전학 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위인자인 IQSEC3의 작동 경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절한다는 것도 밝혀냈다.

특히 IQSEC3 단백질이 신경세포 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA) 분비를 촉진해 해마 내 네트워크 활성 조절로 특정 행동을 제어하는 새 메커니즘을 제시했다.

고 교수는 "이번 연구는 IQSEC3이 흥분성-억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명함으로써 불안장애 등 뇌 정신질환 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것이다"고 말했다.

억제성 시냅스 단백질 IQSEC3의 불안 행동 조절 메커니즘 [DGIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구에는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1 저자로 참여했다.

이번 성과는 자연과학 분야 국제학술지인 '셀 리포트' 20일 자 온라인판에 실렸다.

mshan@yna.co.kr

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