파킨슨병 치료할 새로운 단서
파킨슨병 치료할 새로운 단서
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.19 23:55
  • 조회수 1058
  • 댓글 0
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나비처럼 날아 벌처럼 쏜다던 복서인 무하마드 알리도 멈추게 한 질병이 있었습니다. 파킨슨병인데요. 이 병에 걸리면 근육이 마비되거나 경련이 일어나 움직임이 둔화됩니다. 알츠하이머병(치매)에 이어 두 번째로 발병률이 높은 퇴행성 뇌질환입니다. 이 질환을 치료할 새로운 단서가 발견됐습니다. 

도파민 신경세포 잠들면 파킨슨병 유발. 출처: AdobeStock
도파민 신경세포 잠들면 파킨슨병 유발. 출처: AdobeStock

UNIST 생명과학과 김재익 교수팀은 도파민 신경세포에서 오글루넥당화(O-GlcNAcylation)를 활성화시켜 파킨슨병 유발 운동 이상증을 정상 수준에 가깝게 완화시킬 수 있음을 동물실험을 통해 입증했습니다. 세포내 단백질의 변형(번역 후 변형) 과정(Post-Translational Modification, PTM)의 한 종류인 오글루넥당화가 도파민 신경세포의 기능과 사멸에 관여한다는 새로운 사실을 발견하고 이를 동물 모델에 적용한 결과입니다. 해당 연구는 <Brain>에 게재됐습니다. 

  • 번역 후 변형(Post-Translational Modification)

세포속 DNA에 저장된 단백질 정보를 바탕으로 역시 세포내 기관인 리보솜에서 단백질이 합성되는 것을 번역(translation)이라 합니다. 번역된 단백질에 당기, 인산기기 등이 붙은 과정을 번역 후 변형이라 합니다. 번역 후 변형 과정을 거쳐야 비로소 단백질의 '세포 기능 조절'이라는 임무를 수행 할 수 있습니다. 

도파민 신경세포 사멸을 막아라 

 

파킨슨병에 걸리면 뇌 속 도파민 신경세포가 죽어 도파민 분비가 줄어듭니다. 도파민은 우리 몸의 수의운동과 근육의 움직임에 관여하는 물질입니다. 참고로 수의운동이란 자신이 마음먹은 대로 할 수 있는 운동을 말하는데요. 예를 들어 컵을 들어 옮기거나 앉았다 일어나는 동작도 수의 운동의 결과입니다.

 

현재 파킨슨병 치료는 도파민(도파민 전구체)을 보충해 운동이상을 치료하는 대증 요법에 그치고 있습니다. 만약 도파민 신경세포의 '때 이른 죽음'의 원인을 알고 이를 막을 수 있다면 보다 근본적인 치료가 가능합니다. 

중뇌(midbrain) 흑색질(SNc) 도파민 신경세포에서 오글루넥당화(O-GlcNAcylation)를 증가시켰을 때의 변화. 출처: UNIST
중뇌(midbrain) 흑색질(SNc) 도파민 신경세포에서 오글루넥당화(O-GlcNAcylation)를 증가시켰을 때의 변화. 출처: UNIST

김 교수 연구팀은 오글루넥당화 활성화를 통해 도파민 신경세포의 조기사멸을 억제할 수 있음을 보였습니다. 오글루넥당화가 경쟁관계에 있는 인산화를 억제시켰기 때문입니다. 인산화 역시 정상적인 단백질 번역 후 변형 과정 중 하나이지만 최근 과도한 단백질의 인산화가 신경세포 조기사멸의 유력한 원인으로 지목되고 있습니다. 파킨슨병 모델쥐에 오글루넥당 분해를 억제하는 약물을 투여하자 도파민 신경세포가 일찍 죽는 현상이 억제되고 운동 이상 증상이 크게 완화됐습니다. 연구진은 당기와 인산기가 단백질 아미노산 사슬의 같은 위치에 경쟁적으로 붙는다는 점과 오글루넥당화가 뇌에서 가장 활발히 일어난다는 사실에서 아이디어를 얻었습니다.

오글루넥당화(O-GlcNAcylation)가 도파민 신경세포의 생존과 기능 및 파킨슨병의 병리에 미치는 영향.출처: UNIST
오글루넥당화(O-GlcNAcylation)가 도파민 신경세포의 생존과 기능 및 파킨슨병의 병리에 미치는 영향.출처: UNIST

김재익 교수는 "오글루넥당화는 그 동안 신경세포와 신경계에서 중요한 역할을 할 것이라 추측돼 왔다"며 "이번 연구를 통해 뇌 안의 다양한 종류의 신경세포 중 도파민 신경세포에 작용하는 오글루넥당화의 새로운 역할을 밝혔다"고 설명했습니다.  

김재익 교수 연구팀(김재익 교수 중앙). 출처: UNIST
김재익 교수 연구팀(김재익 교수 중앙). 출처: UNIST

그는 이어 "최근 난치 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병, 파킨슨병의 신경세포 조기 사멸의 원인으로 단백질 과인산화가 지목되고 있다"며 "이번 연구는 오글루넥당화로 과인산화를 억제해 근본적인 퇴행성 뇌질환 치료 가능성을 보였다는데 큰 의미가 있다"고 전했습니다. 
 


##참고자료##

 

Lee, Byeong Eun, et al. "O-GlcNAcylation regulates dopamine neuron function, survival, and degeneration in Parkinson disease." (2020).


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