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KBSI, 치매 등 퇴행성 뇌질환 주원인 '타우단백질' 연구 체계화
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KBSI, 치매 등 퇴행성 뇌질환 주원인 '타우단백질' 연구 체계화
  • 김민철 기자
  • 승인 2020.10.12 16:10
  • 댓글 0
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세계적 화학저널 Chem誌 리뷰논문 게재
환경요인에 의한 타우단백질의 상거동 망라
"알츠하이머성 치매 등 퇴행성 뇌질환을 극복해나갈 수 있을 것"
(공동교시저자) 왼쪽부터 한국기초과학지원연구원 이영호 책임연구원, 한국과학기술원 임미희 교수 /사진=KBSI 제공

국내 연구진이 퇴행성 뇌질환의 주요 원인인 타우 단백질의 연구를 집대성한 논문이 세계적 화학저널 Chem지의 리뷰논문으로 공개됐다. 

한국기초과학지원연구원(KBSI) 바이오융합연구부 이영호 박사 연구팀은 KAIST 임미희 교수 연구팀과 공동으로 퇴행성 뇌질환의 주요 원인인 타우단백질의 상거동을 조절하는 인체 내 환경적 요인을 체계화한 연구 논문을 발표했다고 12일 밝혔다. 

알츠하이머성 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료의 새로운 아이디어로 이러질 것이 기대되고 있다. 

이번 논문을 통해 타우단백질에 대한 전 세계의 연구성과를 정리함과 동시에 공동 집필진의 경험과 지식을 더해 타우단백질의 구조와 성격, 환경요인에 따른 응집과 상거동을 망라했다고 한다. 

타우(Tau)단백질이란 분자량이 5만~7만이며 특이적인 입체구조를 가지지 않는 천연변성단백질이다. 길이와 미세소관 결합 부위가 각기 다른 6개의 형태로 신경세포(뉴런)의 축색볼기 부위에 주로 존재한다. 

그림 1. 타우단백질은 환경요인에 반응해 여러 형태의 상거동을 보임 /KBSI 제공

물질의 고체·액체·기체 등의 상자체가 변하는 것을 상전이(phase trancition)라고 하며, 같은 상에서도 성질이 다른 부분으로 분리되는 상분리(phase separation)라고 하는데 이러한 물리적 현상 등을 통칭하는 말을 '상거동'이라고 한다. 

전 세계 연구진들은 알츠하이머성 치매 등 퇴행성 뇌질환을 일으키는 하나의 원인으로 크게 두 가지 단백질의 활동에 주목하고 있다. 

첫 번째는 아밀로이드 베타 단백질의 응집에 의한 아밀로이드 플라크(amyloid plaque)이며, 두 번째는 타우단백질이 응집하여 형성되는 타우 탱글(tau tangle)이라는 물질이다.

세계적 제약사가 진행한 아밀로이드 베타 관련 연구가 최근 3상 임상시험단계에서 연속 실패하고 타우단백질의 성질과 상거동에 대한 관심이 급격히 높아지고 있다고 한다. 

그림 2. (왼쪽) 단백질의 상거동와 응집상태를 설명하는 KBSI 이영호 박사의 상다이어그램(PNAS, 2014) /KBSI 제공

연구진에 따르면 신경세포 내에 용해되어 액체상으로 존재하는 타우단백질은 세포내 골격(미세소관)에 부착해 신경세포 구조를 안정화시키고 세포분화를 돕는 좋은 기능을 한다. 

하지만 세포내 골격에서 분리되면 환경요인에 의해 단백질 응집을 일으켜 액체상에서 고체상으로 상전이가 되고 타우 탱글을 형성해 신경세포를 사멸에 이르게 한다고. 

아밀로이드 섬유나 올리고머와 같은 고체상태의 타우단백질 응집체가 알츠하이머성 치매를 비롯해 다양한 신경성 질환의 주된 원인으로 꼽히며 관련 질병을 '타우병증(tauopathy)'으로 부른다. 

타우병증은 알츠하이머성 치매가 대표적이고 피크병, 헌링턴병, 다운증후군, 피질기저핵변성, 전두측두염 치매, 핵상 마비 등이 있다. 

연구진은 타우병증 또한 환경적 요인에 의한 타우단백질의 잘못된 상거동을 설명이 가능하고, 신경성 질환마다 서로 다른 환경 차이가 아밀로이드 섬유와 같은 응집체의 성질과 형태도 다르게 한다는 것에 주목하고 있다고 밝혔다. 

(공동 제1저자) 왼쪽부터 한국기초과학지원연구원 린유시 박사후연구원, 한국과학기술원 남지우 박사후연구원 /사진=KBSI 제공

또한 이번 연구로 타우단백질이 좋은 기능을 하기 위한 상거동과 질환의 원인이 되는 상거동을 선택하는데 영향을 주는 환경적 요인이 체계화됐으며, 향후 환경적 요인들이 상거동에 영향을 미치는 기작을 밝혀나감으로써 알츠하이머성 치매 등 퇴행성 뇌질환을 극복해나갈 수 있을 것으로 기대했다. 

이용호 박사 연구팀은 환경적 변화에 민감한 퇴행성 질환의 원인 단백질의 상거동을 쉽게 이해할 수 있도록 다양한 상다이어그램을 고안했다. 

한편, 세계적인 화학저널이나 Cell 자매지 'Chem'지의 온라인판에 논문명 'Key Physicochemical and Biological Factors of the Phase Behavior of Tau'로 지난 9일 게재됐다. 



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