세포밖에서 신경세포간 신호전달 재현

우리 과학자들이 퇴행성 뇌질환의 메커니즘을 분자 수준에서 밝히는 데 중요한 연구 기반을 마련했다.

KAIST 물리학과 윤태영 교수와 미국 일리노이주립대 하택집교수, 아이오와주립대 신연균 교수팀은 신경세포 단백질들과 합성된 분자들을 이용해 세포 밖에서 신경세포 간 신호전달을 재현하는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘네이처 구조&분자 생물학’에 게재됐다,

신경세포간 신호전달은 신경세포들의 접합점인 시냅스에서 신경전달물질이 1000분의1초 단위로 빠르게 분출되면서 이루어지는데 이런 과정은 사람이 감각을 느끼고 생각하고 학습하는 모든 정신적 활동의 분자수준 메커니즘이 된다.

연구진은 이 연구에서 신경세포에서 추출한 컴플렉신(complexin)이라는 신경세포 신호전달 제어 단백질과 합성된 분자들을 이용해 세포 밖에서 신경세포 간 신호전달을 재구성해내는 데 성공했다.

신경세포 간 신호전달은 스네어(SNARE) 복합체라는 단백질이 신호전달물질을 한 신경세포에서 다른 신경세포에 전달하는 방식으로 이루어진다.

연구진은 이 연구에서 그동안 스네어 복합체의 기능을 막아 통신을 억제하는 것으로만 알려져 있던 컴플렉신이 오히려 스네어의 작용을 도와 통신을 원활하게 해준다는 사실을 처음으로 확인했다.

윤 교수는 “이 연구는 그동안의 신경세포 통신 재현 연구가 통계적 결과를 얻는데 그친 것과 달리 신호전달 현상 하나를 분리해내 실시간으로 관찰한 점과 신호전달 속도를 수초 단위로 끌어올려 기존 연구결과보다 1000배 정도 빠른 속도를 구현한 점에서 의미가 크다”고 말했다.

그는 또 “지금까지 많은 뇌질환 치료제나 향정신성 약품 등이 분자 수준에서의 메커니즘이 정확히 알려지지 못한 채 임상에서 사용돼 왔다”며 “하지만 이번에 개발된 시스템을 이용하면 각 의약물질이 어떤 작용을 하는지 직접 관찰하는 것도 가능해질 것으로 기대한다”고 말했다.

/[e-mail]이재원기자