헌팅턴병 환자의 뇌조직에서 세포 손상 원리 발견
헌팅턴병 환자의 뇌조직에서 세포 손상 원리 발견
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.08.03 12:00
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퇴행성 뇌질환의 일종인 헌팅턴병은 상염색체 우성으로 유전됩니다. 3~40세 전후로 발병해 15년 이내에 사망에 이르는 비극적 질환이고 치료방법은 없습니다. 성격변화, 치매와 함께 특징적 몸의 움직임(무도증)을 동반하는 희귀질환으로 국내에도 2천여 명의 환자가 있는데요. 돌연변이 헌팅틴 (Huntingtin) 유전자에 의해서 만들어지는 헌팅틴 단백질은 뇌 부위 중 선조체의 신경세포를 파괴해 스스로 통제 또는 조절하기 어려운 팔과 다리의 움직임을 나타낸다고 알려져 있지만, 헌팅턴 단백질이 선조체 신경세포를 손상시키는 정확한 기전은 밝혀지지 않았습니다. 

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 나타나는 병리현상을 연구해 신경세포가 손상되는 기전을 발견했다고 밝혔습니다. 본 연구는 실험동물과 세포모델을 기반으로 한 기존 연구들과 다르게 환자 뇌조직에서 나타나는 병리현상을 재조명하는 연구성과로서 헌팅턴 병의 새로운 치료전략에 도움이 될 것으로 기대하고 있는데요. 

 

KIST 뇌과학연구소 류훈 책임연구원, 보스턴대학교 의과대학 이정희 교수, 한양대학교 분자생명과학과 서혜명 교수팀으로 구성된 공동 연구진은 헌팅턴병 환자의 뇌조직, 마우스, 세포모델 실험을 통해 신경세포 사멸을 억제하는 XIAP 단백질이 정상적으로 발현되지 않게 되면서 미토콘드리아의 기능에 문제가 생기는 현상을 발견했습니다. 

 

정상적인 상태에서 XIAP 단백질은 세포사멸에 관여하는 p53 분자를 자가포식작용으로 분해해 세포손상을 줄이는데요. 그런데, 헌팅턴병에 걸리면 XIAP 단백질의 발현 감소로 p53 분자의 분해가 줄어들고 활성이 증가해 비정상적인 세포손상이 일어나는 것을 발견했습니다. 공동연구팀은 이로 인해 증가한 p53 분자가 신경세포의 미토콘드리아로 이동해 세포손상에 발동을 거는 현상을 확인함으로써 지금까지 설명하기 어려웠던 헌팅턴병의 신경세포 손상기전과 치료를 위한 병리기전에 대한 상세한 정보를 얻을 수 있었습니다. 

정상인의 뇌와 헌팅턴병 환자의 뇌에서 XIAP 분자의 발현 정도가 뚜렷하게 차이가 남을 보여줌  (XIAP 분자를 면역조직화학법으로 염색해 갈색으로 관찰 할 수 있게 처리. 헌팅턴 환자의 뇌에서 XIAP분자의 발현이 낮음을 확인). 출처 : KIST
정상인의 뇌와 헌팅턴병 환자의 뇌에서 XIAP 분자의 발현 정도가 뚜렷하게 차이가 남을 보여줌 (XIAP 분자를 면역조직화학법으로 염색해 갈색으로 관찰 할 수 있게 처리. 헌팅턴 환자의 뇌에서 XIAP분자의 발현이 낮음을 확인). 출처 : KIST

본 연구에 참여한 KIST 현승재 박사는 “헌팅턴병에서는 XIAP분자의 기능저하, p53 분자 활성으로 신경세포 손상이 일어나는데, 이 기전을 조절해 헌팅턴병의 새로운 치료전략을 제시할 수 있게 되었다.”고 연구결과의 의의를 설명했습니다. KIST 류훈 책임연구원은 “이번 연구성과는 마우스 모델이 아니라 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 새로운 병리기전이기 때문에 질병의 원인 파악과 치료에 한층 가깝게 다가갈 수 있을 것”이라며, “헌팅턴병 뿐만 아니라 치매 또는 파킨슨병과 같은 다른 퇴행성 뇌질환들의 병리기전을 이해하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다.”고 말했습니다.

XIAP 분자에 의한 p53 단백질의 분해 촉진과정을 보여주는 그림. XIAP 분자가 감소하면 p53 분자가 분해되지 않고 양이 증가하여 신경세포 손상을 일으킴. 출처 : KIST
XIAP 분자에 의한 p53 단백질의 분해 촉진과정을 보여주는 그림. XIAP 분자가 감소하면 p53 분자가 분해되지 않고 양이 증가하여 신경세포 손상을 일으킴. 출처 : KIST

연구결과는 국제 학술지인 ‘Progress in Neurobiology [IF : 11.685, JCR : 5.3% ]’ 최신호에 게재됐습니다.

논문명 : Dysfunction of X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP) triggers neuropathological processes via altered p53 activity in Huntington‘s disease

 

#용어 설명

1. 헌팅턴병 (Huntington’s disease)

퇴행성 뇌질환의 일종으로 헌팅틴(Huntingtin) 이라는 유전자의 돌연변이가 원인이다.  부모중 한쪽에 유전자의 돌연변이가 있으면, 상염색체 우성유전자를 물려 받을 경우에 발병한다  헌팅턴병은 운동기능의 이상, 성격장애, 기억 및 인지능력의 상실을 동반한다. 환자들은 자신의 의도와는 상관 없이 팔, 다리, 몸 전체가 흔들리게 되는데, 이런 동작들이 마치 춤추는 것으로 보여져  오랫동안 무도병 (Chorea) 이라고 불리었다. 

2. 퇴행성 뇌질환 (Neurodegeneration)

신경 세포의 구조 또는 기능의 점진적인 손실과 신경 세포의 죽음을 포함한 질환이다. 헌팅턴 병, 근 위축성 측삭 경화증 (루게릭 병), 알츠하이머 병 및 파킨슨 병등을 포함한 많은 퇴행성 뇌질환이 신경세포의 손상과 기능이상의 결과로 발생한다.

3. XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis)

X 성 염색체에서 발현되는 단백질로 세포의 사멸을 억제하는 분자로 잘 알려져 있다. 신경세포의 미토콘드리아로 이동해서 세포의 대사와 산화적 스트레스를 방어하는 기능을 나타낸다.

4. p53 (암 억제유전자 p53)

암 억제유전자로 널리 알려진  p53 분자는 유전자의 안정성에 기여하여 ‘유전자의 수호자‘로 불리우는 단백질 분자이다.  p53 분자가 증가하면 여러세포의 사멸 (apoptosis)을 유도하는데 아직까지 그 기능이 뇌에서는 어떻게 일어나는지 상대적으로 잘 알려져 있지 않다. 

5. 자가포식작용 (Autophagy)

세포안에서 사용된 단백질이나 불필요한 물질들을 제거/분해 및 세포 구성 요소의 재활용을 수행하는 작용기전을 의미한다.

 


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