선린대학 물리치료과

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뉴런의 재생과 생존을 막는 스위치

게시일 2014-08-07 16:58

스탠포드-번햄 의학연구소의 과학자들이 뇌의 기존 신경세포의 생존과 줄기세포로부터 새로운 신경세포의 생성을 통제하는 화학적 스위치를 찾아냈다고 한다. 이 스위치는 알츠하이머와 뇌졸중 환자들의 뇌에서 신경세포의 생산과 생존을 촉진시키는 신호를 끌 수 있다고 한다. ‘Cell Reports’ 최신호에 발표된 이번 연구 결과는 MEF2(myocyte enhancer factor 2)라는 화학적 스위치가 알츠하이머, 파킨슨병, 자폐증, 뇌졸중과 같은 다양한 퇴행성 신경질환에서 수반되는 신경세포 결손을 보호하기 위한 유망 치료 표적임을 가리키고 있다.

연구를 주도한 동 연구소 신경과학 및 노화연구센터장인 Stuart Lipton 박사는 “우리는 반응성이 매우 높은 자유 라디칼(free radical)인 산화질소(nitric oxide: NO)가 MEF2와 반응하는 것을 목격했다. 그 결과로 MEF2가 신경세포의 생성과 신경의 생존을 촉진시키는 TLX나 Bcl-Xl 등의 유전자에 더 이상 결합하여 활성화시키지 못하는 것을 발견했다. 여기서 흥미로운 점은 MEF2 단백질을 변형시킴으로써 NO에 결합하지 못하게 하면 새로운 신경세포의 생성과 기존 신경세포의 생존을 연장시키는 2가지 반응이 나왔다는 점”이라고 설명했다.

뇌에서 신경세포가 환경의 변화에 적응하기 위한 단백질 생산을 진행할 때에 전사인자가 외부의 신호를 연결하는데 역할을 한다. 전사 인자의 일종인 MEF2는 신경세포의 발생과 신경의 생존에서 핵심적인 역할을 할 뿐만 아니라 학습과 기억의 경로에도 관여하는 것으로 알려져 있다. 또한 MEF2 유전자의 돌연변이는 알츠하이머와 자폐증을 포함하여 여러 퇴행성 신경질환에 연관된 것으로 보고되어 있다.

산화환원 전위(Redox) 매개 번역 후 수식은 세포의 기능을 통제하는 주요 분자 스위치라고 한다. NO는 S-nitrosylation을 통한 산화환원 전이 반응을 매개하고 있다. S-nitrosylation으로 알려진 NO를 이용한 단백질 변형 화학 경로는 20년 전에 Lipton 박사의 연구팀에 의해 처음 보고되었다. 이 때에 NO 그룹이 단백질의 thiol 기에 전달되어서 영향을 끼치게 된다. S-nitrosylation은 인체에서 정상적인 생리적 조건 하에서 주요한 조절기능을 담당한다. 그러나 노화, 환경 독소, 스트레스 연관 손상이 있을 때에는 비정상적인 S-nitrosylation 반응이 발생하여 질병의 병태에 기여하게 된다.

Lipton 박사는 “우리의 이전 실험실 시험에서 MEF2의 S-nitrosylation은 파킨슨병 환자들의 신경세포의 생존을 통제하는 것으로 확인되었다. 이번에 우리는 동일한 반응을 뇌졸중과 알츠하이머와 같은 다른 퇴행성 신경질환에서도 목격했다. 이는 이 반응이 보다 보편적으로 발생하는 것임을 가리키고 있다. MEF2의 주요 유전자 표적은 여러 질환과 뇌 영역에서 차이가 있지만 이번 연구 결과는 MEF2의 S-nitrosylation을 막는 것이 이들 신경학적 질환을 치료하기 위한 길임을 제시하고 있다”고 밝혔다.

Lipton 박사는 “이번 연구가 혈관-뇌 장벽을 투과하여 MEF2의 S-nitrosylation을 차단하거나 MEF2의 전사 활성을 늘리는 소분자 치료 약물의 개발이 여러 퇴행성 신경질환에서 기존 뇌 세포들의 성장을 촉진시키고 기존 세포들을 보호하는 길을 열어줄 수 있음을 보여주고 있다. 현재 우리는 고효율 약물 선별 시스팀을 이용하여 이러한 효과를 갖는 물질들을 찾고 있다. 이 경로에 작용하는 약물의 개발은 매우 유망하다”고 밝혔다.