DGIST, 불안장애 치료할 수 있는 신규 후보표적 발견

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대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 고재원 뇌·인지과학전공 교수, 엄지원 교수 공동연구팀이 뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보 표적을 발견했다고 21일 밝혔다. 불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발을 위한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다.

뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보표적을 발견한 DGIST 연구팀. 뒷줄 왼쪽이 엄지원 교수, 오른쪽이 고재원 교수.
<뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보표적을 발견한 DGIST 연구팀. 뒷줄 왼쪽이 엄지원 교수, 오른쪽이 고재원 교수.>

시냅스는 신경정보를 빠르고 정확하게 전달하는 특별한 창구로 작동하며 모든 뇌기능을 관장한다. 시냅스는 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 구분되는데 이들 시냅스는 뇌기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 서로 길항적으로 작용해 신경회로 네트워크 균형을 유지한다. 특정 영역 억제성 시냅스가 망가지면 기억력 감퇴, 자폐증, 우울증 등이 발생한다.

불안행동을 조절하는 억제성 시냅스 단백질 IQSEC3의 작동 기전
<불안행동을 조절하는 억제성 시냅스 단백질 IQSEC3의 작동 기전>

공동연구팀은 지난 2016년 억제성 시냅스 단백질(IQSEC3)을 최초 발굴한데 이어 지난해 IQSEC3가 기억, 학습 등 뇌의 고등기능을 매개하는 부위인 해마 치아이랑의 신경회로 활성과 소마토스타틴 펩타이드 양을 조절, 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다. 이러한 연구결과를 바탕으로 이번 연구에서는 IQSEC3 단백질이 외부자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자 영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경전달을 조절함을 증명했다.

연구팀은 또 화학유전학 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위인자인 IQSEC3 작동경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절함을 규명했다. 특히 IQSEC3 단백질이 신경세포 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA) 분비를 촉진해 해마 내 네트워크 활성 조절을 통한 특정 행동을 제어하는 신규 메커니즘을 제시했다.

고재원 교수는 “IQSEC3이 흥분성과 억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명, 불안장애 등 뇌 정신질환 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.

이번 연구성과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 국제학술지 '셀 리포트'에 20일자 온라인 게재됐다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단 '뇌과학원천기술개발사업', '중견연구사업', 그리고 대구경북과학기술원 '미래선도형특성화연구' 지원을 받아 수행됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com