자가포식(autophagy) 작용이란?
- 자가포식 작용은 세포 내부에 있는 해로운 독성물질이나 외부에서 침입한 병원체를 분해하고 재활용해 세포 내부의 항상성을 정상적으로 유지하고 생존에 중요한 역학을 합니다.
- 자가포식 작용은 정상적인 뇌 발달과 기억, 인지능력, 식욕 등을 조절한다고 알려져 있습니다.
- 자가포식 작용의 이상은 여러 뇌질환에 밀접하게 관련돼 있습니다.
- 자가포식 작용은 불필요하거나 독성을 지닌 세포 내부 물질을 제거하는데 중요한 작용으로, 일본 오스미 요시노리 교수가 관련 연구로 2016년 노벨 생리학상을 수상하기도 했습니다.
미세아교세포란?
- 미세아교세포는 뇌 속 청소부로, 뇌 조직에 누적된 해로운 물질을 없애는 역할을 합니다.
- 포식작용(phagocytosis)을 이용해 외부물질을 세포내부로 운송, 분해해 뇌의 면역체계를 조절합니다.
- 뇌조직 손상에 따른 과도한 신경염증 반응은 미세아교세포가 본 기능을 잃어버리고 신경세포에 손상을 가해 뇌질환이 악화하도록 유도합니다.
뭘 발견했나?
- DGIST 유성운 교수팀이 뇌 면역세포인 '미세아교세포'에서 자가 포식 작용이 억제되는 과정을 규명했습니다.
- <Autophagy>에 게재된 이번연구에 따르면, 미세아교세포의 표면에 존재하는, 대표적인 염증유도 수용체인 'TLR4'라는 수용체에 염증유도 물질이 결합하면, 세포 내에서 PI3K/Akt 신호전달 경로가 활성화되며 자가포식 작용이 억제된다는 것을 규명했습니다.
- 자가포식 작용억제가 알츠하이머병을 일으키는 아밀로이드베타를 분해하는 능력을 저하시켜 병을 중하게 만드는 작용을 최초로 확인했습니다.
- 알츠하이머병에서 신경 염증이 많이 일어나고 미세아교세포가 활성화될 때 아밀로이드베타 같은 해로운 물질이 분해되지 않고 더 쌓이는 이유를 밝힐 수 있었습니다.
특이한 점은?
- TLR4→PI3K→AKT로 이어지는 작용 경로는 다른 조직의 면역세포와는 정반대로 자가포식 작용을 억제하기 때문에 본 연구는 미세아교세포 특이적인 자가포식 작용 과정을 처음으로 밝혔다는 데 그 의미가 있습니다.
이 연구가 왜 중요하지?
- 이번 연구는 뇌세포의 자가포식 작용 연구를 통해 자가포식 작용에 문제가 발생할 경우 어떻게 뇌기능에 영향을 주는지를 이해해 뇌질환 치료에 중요한 단서를 제시해줄 것으로 기대하고 있습니다.
"퇴행성 뇌질환에 걸리면 항상 신경염증이 증가하는데, 이 때 염증 증가와 연관된 미세아교세포에서 자가포식 현상이 억제된다는 것은 알려져 있지 않았습니다. 뇌조직세포에 초점을 맞춰 신경염증과 자가포식 작용간의 연관성을 계속해서 연구한다면 앞으로 뇌질환 치료제 개발에 한층 더 다가갈 수 있을 것입니다"
-DGIST 뇌·인지과학전공 유성운 교수-
어디에 쓸 수 있나?
- 미세아교세포의 자가포식 활성은 알츠하이머병 악화 물질인 아밀로이드 베타 분해, 신경회로 재구성, 사이토카인 분비 조절 등 다양한 역할을 수행하고 있습니다.
- 따라서 미세아교세포의 자가포식 활성 조절 기법을 개발한다면, 신경염증을 수반하는 다양한 퇴행성 뇌질환과 정신질환 치료에 이용이 가능할 것으로 보입니다.
- 대표적인 예로 알츠하이머병, 스트레스에 의한 우울증과 같은 정신 질환이 해당합니다.
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