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"파킨슨병 발병 조절 신규 인자 규명" 서울대 이승재 교수 연구팀 논문, SCI급 국제학술지 등재국제학술지 ‘브레인(Brain)’ 9월 1일자 게재
파킨슨병 환자 가계에서 ARSA 유전자 분석 / 자료이미지=한국연구재단

[위즈뉴스] 한국연구재단은 1일, 서울대 이승재 교수와 이준성 박사 연구팀이 일본 준텐도대학 하토리 교수, 호주 시드니대학 할리데이 교수, 일본 오사카대학 나가이 교수, 연세대 이필휴 교수 등 연구진과 공동 연구를 통해 파킨슨병 발병과 진행을 조절하는 새로운 인자를 발굴함으로써, 진단을 위한 마커 및 치료제 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다고 밝혔다.

파킨슨병 환자의 신경세포에서 나타나는 비정상적 침착물의 주요 성분과 결합해 침착물 형성을 억제할 수 있는 단백질(ARSA, aryl sulfatase A)을 규명한 것이다.

이번 연구 성과를 담은 논문은 'Arylsulfatase A, a genetic modifier of Parkinson’s disease, is an α-synuclein chaperone'라는 제목으로 SCI급 국제학술지 ‘브레인(Brain, IF=10.84)’ 9월 1일자에 게재됐다.

파킨슨병은 비정상적 단백질 응집체가 신경세포에 축적되고 인접 세포로 전이되는 병리현상이 잘 알려져 있으나, 이 응집체가 어떻게 형성되고 분해되는 지 상세한 조절기전은 밝혀지지 않았다.

한편, 세포 안에는 역할을 다한 단백질 등을 분해하여 처리하는 폐기물처리기구, 리소좀이 존재해 리소좀 가수분해효소와 파킨슨병과의 연관성에 대한 관심이 이어지고 있었다.

연구팀은 리소좀 가수분해효소 'ARSA' 유전자에 돌연변이가 있는 희귀유전질환 가계 내 파킨슨병 환자가 있는 점에 주목했다.

또, 다른 파킨슨병 환자들의 혈액샘플에서 ARSA 단백질 농도를 분석해 본 결과, 인지수행 능력이 좋을수록 ARSA 단백질 농도가 높아지는 비례 경향을 확인하였다.

유전자 및 혈액 분석을 토대로 연구팀은 ARSA와 파킨슨병과의 연관성에 주목하고 나아가 세포 및 동물모델 연구를 통해 ARSA가 단백질 침착물의 주요 성분인 알파-시뉴클린과 직접 결합, 침착물 형성을 방해하는 것을 알아냈다.

ARSA는 리소좀에 존재하며 세포막 분해산물인 설파티드(sulfatide)를 분해하는 가수분해효소로 리소좀 축적질환(이염성 백질영양장애)의 원인 유전자로 주로 알려져 있었다.

하지만 이번 연구로 가수분해효소 역할과 별개로 ARSA가 세포질에도 존재하며 단백질이 제 역할을 하도록 입체구조를 갖추는 과정에서 응집되지 않도록 돕는 '분자샤프론'으로 기능함을 알아냈다.

단백질은 리보솜에서 여러 아미노산들이 연결된 끈 상태로 처음 생성되는데 생명을 지탱하는 기능분자로 작용하기 위해서는 접힘(foling) 과정 등을 통해 적절한 형태(입체구조)를 갖추어야 한다. 여기서 분자샤프론(molecular chaperone)은 단백질이 생성되고 분해되기 까지 적절한 구조를 형성하도록 돕는 데 관여하는 단백질들을 지칭한다. 

실제로, 예쁜꼬마선충(C.elegans) 모델을 통해 ARSA 유전자에 결함이 있을 경우 신경근연접에서 알파-시뉴클린 응집체가 형성되고 인접 세포로 전이되는 현상이 증가하는 것을 확인하였다.

이승재 교수 / 사진=한국연구재단

마찬가지로 파킨슨병 모델의 초파리에서 ARSA 유전자를 도입한 결과 운동능력의 감소가 완화되는 것을 확인했다.

연구팀의 이승재 교수는 "파킨슨병을 포함한 퇴행성 뇌질환의 극복은 인류가 해결해야 할 문제이며, 현재 파킨슨병에 사용되는 약제들은 증상 완화의 효력이 있을 뿐 질병의 진행을 늦추거나 억제하지 못한다"면서 "이번 연구와 같이 병리현상의 기전 연구에 의해 도출된 인자를 표적으로 하는 치료제를 개발하여 질병의 근본적 치료를 가능하게 하고 싶다"고 말했다.
 
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업, 선도연구센터사업 등의 지원으로 수행됐다. 

정 현 기자  rovin@wiznews.co.kr

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