자폐증 일으키는 새 유전자 변이 찾았다

DGIST 연구진

왼쪽위부터 시계방향으로 고재원 DGIST 뇌과학과 교수, 엄지원 교수, 장규빈 석사과정생, 한경아 연구교수, 김동욱 석박사통합과정생. DGIST 제공.

국내 연구진이 자폐증이나 조현병 등 뇌 발달 장애로 인한 질환을 일으키는 새로운 유전자 변이를 발견했다. 뇌 발달 장애 치료에 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다. 

대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과  엄지원·고재원 교수 연구팀은 뇌 신경 회로 통합작용을 조율하는 ‘흥분성 시냅스’를 활성화하는 데 관여하는 유전자 변이를 발견했다고 26일 밝혔다. 

신경세포 간 신호를 전달하는 시냅스는 흥분성 시냅스와 ‘억제성 시냅스’로 구분된다. 두 시냅스가 서로 협력하며 균형을 유지하는데 균형이 망가지면 뇌 발달 장애, 정신 질환, 퇴행성 뇌 질환 등이 생기는 것으로 알려져 있다. 

연구진은 2013년 이후 신경세포 간 신호 전달에 중요한 역할을 하는 ‘시냅스 접착 단백질’을 다수 발굴하고 기능을 연구했다. ‘시냅스 접착 단백질’은 서로 물리화학적으로 결합하며 신호를 전달하는데 신호 전달의 작동 방식에 관해서는 명확하게 밝혀지지 않았다.

연구진은 특히 흥분성·억제성 시냅스 발달에 관여하는 시냅스 접착 단백질군 ‘슬릿트랙’을 규명하고 이 중 ‘슬릿트랙2’ 단백질이 흥분성 시냅스 형성에 관여한다는 사실을 알아냈다. 슬릿트랙2 단백질에 유전자 변이가 생기면 조현병이나 자폐증, 지적장애 등이 생긴다는 것이다. 하지만 유전자 변이가 어떻게 슬릿트랙2 단백질 기능에 영향을 줘 뇌질환을 유발하는지 명확하게 알려지지 않았다. 

연구진은 뇌 발달 질환자들을 대상으로 ‘엑솜시퀀싱’을 진행했다. 전체 DNA 영역 중 단백질을 암호화하는 부분인 엑솜 영역의 염기서열만을 분석하는 방법이다. 이를 통해 기존에 알려지지 않았던 다양한 슬릿트랙2 유전자 변이를 검출하고 이 변이들이 슬릿트랙2 단백질 구조와 기능에 어떤 영향을 미치는지 체계적으로 분석했다. 

분석 결과 일부 변이는 슬릿트랙2 단백질이 세포막에서 제대로 발현하지 못하게 기능을 망가뜨려 흥분성 시냅스의 기능을 저해한다는 사실을 발견했다. 특히 뇌 발달 질환과 연관되는 변이들은 모두 트랙B 수용체 발현과 활성을 비정상적으로 변형시켰다. 트랙B 수용체는 뇌에서 분비돼 뇌의 해마 신경 생성을 촉진하는 BDNF 인자와 함께 작동해 시냅스 발달을 매개하는 중요 단백질이며 자폐 등 뇌 발달 질환과의 연관성도 잘 알려져 있다. 

결국 슬릿트랙2 단백질과 트랙B 복합체를 타깃으로 한 뇌 발달 질환 치료 전략 수립에 중요한 단서를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 

엄지원 교수는 “슬릿트랙2와 트랙B 복합체가 뇌 발달 질환의 중요한 바이오마커가 될 수 있음을 보였다”며 “현재 후속연구를 진행하고 있다”고 밝혔다.  이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 인터넷판 이달15일자에도 소개됐다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]