요약
신경활성을 억제해 근육을 이완시키는 보톡스의 원료인 보툴리눔 독소처럼 신경전달물질의 분비를 억제하는 생체물질이 밝혀졌습니다. 이번에 밝혀진 이노시톨 파이로인산의 신경활성조절 기능을 토대로 학습, 기억, 감정 등 뇌기능에 대한 이해와 기억·학습장애, 조현병, 치매와 같은 퇴행성 뇌질환 치료를 위한 연구의 단초가 될 것으로 기대됩니다.
신경활성을 억제해 근육을 이완시키는 보톡스의 원료인 보툴리눔 독소처럼 신경전달물질의 분비를 억제하는 생체물질이 밝혀졌습니다. 건국대학교 정지혜 교수와 KAIST 김세윤 교수 연구팀이 뇌에서 합성되는 화학물질 이노시톨 파이로인산(5-IP7)의 신경활성 조절 기능을 규명했다고 밝혔습니다. 해당 연구는 <Cell>의 자매지 <iScience>에 게재됐습니다.
- 이노시톨 파이로인산
과일이나 곡물 등을 통해 섭취한 이노시톨이 체내에서 대사(인산화) 되면서 생겨나는 이노시톨 파이로인산은 1990년대 처음 보고된 이래 세포성장이나 대사에 관여하는 것으로 주목 받았지만 신경계에서의 역할에 대한 연구는 대부분 세포수준에 머물러왔고 신호조절을 매개하는 당으로 작용할 것으로 추정돼 왔습니다.
이노시톨 파이로인산 역할 입증
우리 뇌의 신경세포들은 시냅스 소포체라는 작은 주머니에 도파민 같은 신경전달물질을 담아 주고받으면서 서로 소통합니다. 2013년 노벨생리의학상이 소포체를 통한 물질 운송과정을 밝힌 미국 연구자에게 돌아간 것도 세포간 소통의 중요성 때문이었습니다.
연구팀은 이노시톨 파이로인산을 체내에서 합성하는 효소(IP6K1)가 만들어지지 않는 녹아웃(knock-out) 생쥐모델애서 이노시톨 파이로인산 부재에 따른 효과를 분석했습니다. 수립된 생쥐모델을 신경생리학적으로 분석한 결과 신경전달물질 분비가 비정상적으로 가속화되는 것을 알아냈습니다. 이노시톨 파이로인산에 의하여 신경전달물질이 분비되는 소포체의 세포외 배출과정이 비정상적으로 과도함을 뜻합니다.
이유를 살펴보기 위해 신경전달물질을 분비하고 난 소포체의 재유입을 억제하는 약물(폴리마이신 또는 다이나소)을 녹아웃 생쥐모델에 처리해도 약물 반응성이 나타나지 않았습니다. 시냅스 소포체 순환경로에 심각한 장애가 있는 겁니다. 한 번 신경전달물질을 내려놓은 소포체는 지속적인 신경전달물질 분비를 위해 다시 신경세포내로 재유입되는 순환 과정을 거치는데 이노시톨 파이로인산이 이 재유입 과정에 관여, 신경활성을 조절하는 작용을 알아냈습니다.
연구팀은 소포체 배출을 돕는 것으로 잘 알려진 칼슘과 반대로 작용하는 뇌 화학물질로서 이노시톨 파이로인산을 제시한 이번 연구를 토대로 신경생물학 교과서에 신경전달물질 조절자로서 이노시톨 파이로인산이 기재되길 희망하고 있습니다.
기억장애, 조현병과 같은 정신질환, 치매 같은 퇴행성뇌질환에서 관찰되는 시냅스 소포체 순환의 결함을 바로잡을 수 있는 중요한 인자로 이노시톨 파이로인산을 도출한 이번 연구는 동물 모델을 통해 신경활성의 핵심인 신경전달물질 분비의 조절자로서 이노시톨 파이로인산의 역할을 처음 입증한 연구입니다. 뇌질환 극복을 위해 이노시톨 파이로인산을 표적으로 하는 후보물질 탐색으로 이어질 수 있을 것으로 기대됩니다.
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