한국뇌연구원, 신경 단백질의 새로운 시냅스 강화 기능 발견

국내 연구진이 신경 단백질의 새로운 시냅스 강화 기능을 발견했다. 손상성 뇌질환 치료에 중요한 단초가 될 것으로 기대된다.

한국뇌연구원(원장 서판길)은 이계주·김윤주 박사팀이 미국 조지타운대학과 국제공동연구를 통해 신경 단백질(MAP2)의 새로운 시냅스 강화 기능을 발견했다고 6일 밝혔다.

뇌에 존재하는 신경세포들은 시냅스라는 연접부위를 통해 소통한다. 시냅스는 평생에 걸쳐 새로이 형성, 유지되고 소멸하면서 뇌 기능을 조절한다.

한국뇌연구원 이계주 책임연구원(왼쪽)과 김윤주 연구원
한국뇌연구원 이계주 책임연구원(왼쪽)과 김윤주 연구원

장기강화는 대표적 시냅스 가소성 현상으로, 반복적 자극에 의해 시냅스 크기와 활성이 지속적으로 향상되는 상태를 말한다. 시냅스 크기와 활성 증가를 곧 정보저장 원리로 보기때문에 장기강화는 학습과 기업을 설명하는 주용한 세포학적 기전으로 알려져 있다. 그러나 아직 분자수준의 정확한 신호전달 원리는 밝혀진바 없다.

연구팀은 성숙한 신경세포에서 장기강화를 유도하는데 MAP2 단백질이 필수적으로 작용한다는 사실을 최초로 밝혔다. 동물모델의 해마 신경회로에서 MAP2 단백질이 결핍되면 장기강화 현상이 유도되지 않는 것을 전기신호 측정, 영상분석 등 다양한 신경생물학적 연구기법을 통해 규명했다. 또 신경세포 수상돌기에 위치하는 MAP2가 장기강화 자극 시 시냅스로 빠르게 이동하는 현상을 실시간 세포관찰 현미경, 전자현미경으로 발견했다.

이때 시냅스 활성 향상에 중요한 AMPA 수용체의 수가 많아지고, 수상돌기 가시의 크기도 증가함을 확인했다. 이제까지 수상돌기 표지단백질로만 알려졌던 MAP2가 시냅스 강화를 유도, 기억 형성에 관여할 가능성을 밝혔다는데 의의가 있다.

이계주 박사는 “MAP2의 시냅스 이동 현상이 인지행동에 미치는 영향을 후속 연구할 예정"이라며 “이번 연구가 자폐증, 조현병, 알츠하이머 등 시냅스 손상성 뇌질환 연구에 중요한 원천 자료로 활용되길 바란다”고 밝혔다.

과학기술정보통신부가 지원하는 한국뇌연구원 기관고유사업, 한국연구재단 뇌과학원천기술개발, 신진연구자지원 과제로 수행된 이번 연구성과는 최근 생물학분야 저명 학술지 'FASEB 저널' 온라인판에 게재됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com