뇌 속 신경전달물질은 물과 기름처럼 뭉친다

뇌 속 신경전달물질 주머니간 응집 메커니즘 규명

[아시아경제 황준호 기자] 우리 뇌 속 신경세포가 신경전달물질을 보관하는 시냅스소낭이 무리를 지어 뭉쳐 있는 이유가 밝혀졌다. 마치 물과 기름처럼 액체-액체 상분리 현상에 의해 각자 액체로서의 유동성을 지니고 있지만 서로 섞이지 않고 뭉쳐져 있다는 것이 국제 공동 연구를 통해 입증된 것이다. 이번 연구 결과는 신경계 질환 연구를 한 단계 발전시킬 연구가 될 것으로 예상된다.

한국연구재단은 장성호 서울대학교 교수의 연구팀이 미국 예일대학교 연구팀과의 공동 연구로 뇌 속 신경전달물질 주머니 간 응집원리를 규명했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지인 네이쳐 커뮤니케이션스에 11일 소개됐다.

뇌 속 신경세포는 시냅스소낭이라는 작은 주머니에 신경전달물질을 보관하고 있다. 신경세포가 자극을 받으면 이 주머니들이 세포막에 융합해 안에 있는 신경전달물질을 분비함으로써 다음 신경세포로 신경 전달이 일어나게 된다. 다만 자극이 없는 평상시 시냅스소낭들은 서로 무리를 지어 뭉쳐 있는데 어떤 원리인지는 잘 알려지지 않았다.

연구팀은 시냅스소낭이 물과 기름을 섞은 것처럼 각자 액체로서 유동성은 지니고 있지만 섞이지 않고 각자 뭉쳐 있는 형태로 있는 액체-액체 상분리 현상에 의해 응집해 있을 것이라고 가정하고 연구를 시작했다. 이어 시냅스소낭에 풍부하게 존재하는 두 단백질인 시냅토파이신(Synaptophysin)과 시냅신(Synapsin) 간 상호작용이 시냅스소낭의 액체-액체 상분리 현상을 일으키는데 결정적인 역할을 한다는 것을 규명했다. 또 이러한 원리를 이용해 기존 신경세포에서만 특이적으로 관찰되던 시냅스소낭 응집 구조를 비신경세포에서 그대로 모사할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀 측은 "시냅스소낭 간 자가 응집현상을 일으키는 두 가지 중요 단백질을 규명했다"며 "이 단백질들을 활용한 비신경세포에서의 시냅스소낭 응집구조 재현 기술은 앞으로의 기초신경과학 연구와 관련 신경계 질환 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr