광고 창닫기

다친 신경세포 되살리는 단백질 발견

Grp75 단백질, 미토콘트리아와 소포체 붙이는 '접착제' 역할···세포 재생 에너지 제공
UNIST 민경태 교수 "척수·외상성 뇌 손상 환자 치료 새로운 실마리 될 것"
손상된 신경세포를 되살리는 단백질이 발견됐다. 

UNIST(총장 정무영)는 민경태 생명과학부 교수팀이 세포 내 소기관을 연결하는 단백질인 'Grp75(Glucose regulated protein 75)'의 신경 재생 원리를 규명했다고 23일 밝혔다. 

신경세포는 인간의 뇌와 몸을 연결해 감각을 받아들이고 운동을 조절한다. 신경세포에 있는 나뭇가지 모양으로 길게 뻗은 축삭돌기는 한번 손상되면 쉽게 재생되지 않는다. 특히 중추신경계인 뇌나 척수를 심하게 다치면 사지나 하반신 마비가 일어나기도 한다.

지금까지 신경세포의 재생 능력에 대한 분자·세포학적 기작이 명확히 밝혀지지 않았다. 신경세포의 재생 능력을 회복하는 방법을 제시한 연구도 미미하다. 민경태 교수팀은 이번 연구에서 신경세포의 재생 과정을 살펴보고 이 과정에서 핵심 역할을 하는 단백질을 찾아냈다.

Grp75 단백질 과발현에 의한 신경 세포 재생 촉진 기작. 신경세포가 손상을 입었을 때 Grp75 단백질이 과발현되면, 소포체와 미토콘드리아의 접촉막이 늘어난다. 이때 두 기관 사이에 칼슘 이온 이동이 활발해지며, 세포 에너지 생성도 증가돼 신경 재생이 잘 이뤄진다. Grp75 단백질은 미토콘트리아와 소포체를 붙여주는 일종의 접착제처럼 활약해 세포 재생을 촉진한다. <그림=UNIST 제공>Grp75 단백질 과발현에 의한 신경 세포 재생 촉진 기작. 신경세포가 손상을 입었을 때 Grp75 단백질이 과발현되면, 소포체와 미토콘드리아의 접촉막이 늘어난다. 이때 두 기관 사이에 칼슘 이온 이동이 활발해지며, 세포 에너지 생성도 증가돼 신경 재생이 잘 이뤄진다. Grp75 단백질은 미토콘트리아와 소포체를 붙여주는 일종의 접착제처럼 활약해 세포 재생을 촉진한다. <그림=UNIST 제공>

신경세포가 손상되면 재생을 위한 여러 가지 세포 반응이 나타난다. 먼저 세포 속 소기관인 '소포체'와 '미토콘드리아'가 축삭돌기 말단으로 이동한다. 소포체는 찢어진 막을 복구하고, 미토콘드리아는 세포 반응에 필요한 에너지를 제공한다. 그러나 이때 필요한 에너지가 충분히 공급되지 못해 신경세포 재생이 원활하게 이뤄지지 않는다.

연구팀은 소포체와 미토콘드리아를 연결하는 단백질인 Grp75가 세포 재생에 도움을 준다는 사실을 실험 쥐에서 입증했다. 좌골신경이 손상된 쥐에 Grp75의 과발현을 유도하자 신경세포가 재생됐다. 

제1저자인 이소연 UNIST 연구원은 "Grp75 단백질이 많이 만들어지자 소포체와 미토콘드리아의 접촉막이 늘어났다"며 "그 결과 미토콘드리아의 에너지 생성 능력이 향상됐고, 신경 재생에 필요한 충분한 에너지가 제공됐다"고 설명했다.

민 교수는 "외부 물질을 도입하지 않고 소포체-미토콘드리아 접촉막을 통해 세포 자체의 능력을 키워 신경 재생을 촉진한 연구"라며 "중추신경 회복이 어려운 척수·외상성 뇌 손상 환자들의 치료를 위한 새로운 실마리를 제공할 것"이라고 기대했다.

연구 결과는 지난 23일 미국국립과학원회보(PNAS)에 실렸다. 논문명은 'Increased ER-mitochondria tethering promotes axon regeneration'이다.

Grp75 유전자의 과발현으로 좌골신경이 손상된 실험 쥐의 신경이 재생되는 모습. 그림 B에서 신경세포는 형광녹색으로 보이는데, Grp75가 과발현된 아래쪽 그림에서 신경세포가 잘 재생됨을 알 수 있다. 그림 I와 J는 정상적인 신경세포(sham), 손상된 신경세포(contol), 손상됐지만 Grp75를 과발현한 신경세포(△MTS-Grp75)에서 시간에 따른 신경세포의 상태를 보여준다. Grp75가 과발현된 경우 보름 만에 정상 신경세포와 비슷한 모습으로 되살아났다. <그림=UNIST 제공>Grp75 유전자의 과발현으로 좌골신경이 손상된 실험 쥐의 신경이 재생되는 모습. 그림 B에서 신경세포는 형광녹색으로 보이는데, Grp75가 과발현된 아래쪽 그림에서 신경세포가 잘 재생됨을 알 수 있다. 그림 I와 J는 정상적인 신경세포(sham), 손상된 신경세포(contol), 손상됐지만 Grp75를 과발현한 신경세포(△MTS-Grp75)에서 시간에 따른 신경세포의 상태를 보여준다. Grp75가 과발현된 경우 보름 만에 정상 신경세포와 비슷한 모습으로 되살아났다. <그림=UNIST 제공>
한효정 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자