보건타임즈 : 연세의대, '축삭 뇌신경망 유전자 자체발현 메커니즘' 규명

정호성 교수 "질환원인 새 각도서 바라보길 기대"

그림 축삭 트랩기술 모식도

아래그림) 축삭 트랩기술을 이용, 얻어낸 축삭 특이적 번역체의 분석은 뇌신경발달 장애나 신경퇴행성 질환 이해에 도움 줄 것으로 기대된다.

[보건타임즈] 연세대 의과대학 정호성 교수팀(사진 해부학)이 해외 연구진과 함께 뇌신경망 말단의 유전자 자체발현을 통한 뇌신경망 형성과 유지 기전을 세계 최초로 찾아냈다.

정호성(공동교신 겸 제1저자, 정제인/옥지연 학생(공동저자)교수팀과 영국 캠브리지대 크리스틴 홀트(Christine Holt) 교수 연구팀은 '마우스 모델에서 축삭 말단 내 국소적 번역을 통한 신경망 형성과 유지 기전 연구결과(논문 명 Dynamic axonal translation in developing and mature visual circuits)'를 생명과학분야의 권위 지 셀(Cell, IF: 32.242) 지 6월 30일자에 발표할 예정이다.

이 논문은 이미 셀지 온라인 6월 16일자에 게재됐다.

축삭은 신경세포가 다른 세포와 먼 거리 연결을 맺기 위해 사용하는 세포 소기관를 가리킨다.
번역(translation)이란 유전자를 해독, 생명현상에 사용하는 과정을 의미한다.
번역은 전령RNA(messenger RNA)에 있는 정보를 이용, 리보솜(ribosome)이 단백질(protein)을 합성하는 과정이다.

신경세포는 긴 축삭을 통해 마치 전기회로에서 전선을 통해 정보가 전달되듯 다른 세포에 정보를 전달한다.
뇌가 정상적으로 기능을 수행하려면 뇌의 발생 과정에서 축삭의 말단이 정확하게 연결돼야 한다. 이처럼 한 번 맺은 연결은 평생 유지되는 것이 중요하다.

최근까지 뇌신경망의 형성과 유지를 위해 필요한 단백질은 모두 세포체에서 합성된 후 축삭으로 수송된다고 생각해왔다.
하지만 연구팀은 연구를 통해 축삭이 자체적으로 말단에 저장된 RNA를 번역, 단백질을 합성할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

세포체(cell body)는 세포의 몸통에 유전정보(DNA)를 가지고 있다.

이번 연구에선 축삭말단에서 번역되는 RNA만 표지·분리할 수 있는 축삭트랩이라는 기술을 개발, 국소적으로 합성되는 단백질의 정보를 분석했다.
축삭트랩(axon-TRAP)은 축삭에서 번역되는 전령RNA를 분리, 염기서열을 분석하는 기술을 말한다.

이를 분석한 결과, 발생과정 중엔 시냅스(synapse 신경세포간의 연결)형성을 조절하는 단백질들이 합성되며, 발생이 끝난 성체의 축삭에선 시냅스의 기능 유지와 축삭 생존에 필요한 단백질들이 합성된다는 것을 알아냈다.

이 연구는 미래창조과학부의 바이오·의료기술개발사업(국가마우스표현형분석사업/단장 서울대 성제경 교수), 뇌과학원천기술개발사업(뇌발달장애 진단과 조절기술 개발/단장 고려대 선웅 교수)의 지원을 받아 수행됐다.

정 교수는 "지금까지 사람에게 RNA조절인자에 돌연변이가 생겼을 경우 자폐증과 같은 신경발달장애나 루게릭병 같은 퇴행성질환이 왜 유도되는지(발생하는 지) 알 수 없었지만 이번 연구를 통해 원인을 새로운 각도에서 바라볼 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.