"암·알츠하이머, 치료 연구 탄력받나"…단백질 형성 원리 규명

IBS, 노치 수용체 활성화 아밀로이드 베타 형성 밝혀
단백질 절단과정 억제해 암, 알츠하이머 단백질 억제

기초과학연구원(IBS)은 나노기술을 이용해 암과 알츠하이머 발병에 관여하는 단백질의 형성 원리를 규명했다. 사진은 신경줄기세포 분화와 접착연접 형성 관계 IBS 제공

암과 알츠하이머를 일으키는 단백질의 형성 원리를 국내 연구진이 밝혀냈다.

기초과학연구원(IBS)은 천진우 나노의학 연구단장(연세대 화학과 교수), 곽민석 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀이 나노기술과 세포공학 기술을 융합해 조직 발달에 중요한 역할을 하는 '노치(Notch) 수용체 신호 활성화' 과정과 알츠하이머 주언인으로 알려진 '아밀로이드 베타 형성' 매커니즘을 규명하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

노치 신호전달은 세포분열과 신경세포 발생을 조절하는 중요한 세포 간 상호작용으로 알려져 왔다. 노치 신호전달이 잘못되면 암의 직접적 원인이 되는 등 다양한 질병을 유발한다. 아밀로이드 베타는 조직 내 축적돼 신경손상을 초래하고, 알츠하이머 질환의 발병에 관여하는 것으로 알려져 왔다.

흥미롭게도 노치 활성화와 아밀로이드 베타 형성은 모두 세포막에 존재하는 서로 다른 종류의 효소에 의해 노치 수용체와 아밀로이드 전구체 단백질이 순차적으로 절단되면서 일어난다. 이 때문에 절단 과정의 인자를 규명하고 제어 과정을 알아내면 암이나 알츠하이머 등을 예방·치료하는 실마리를 찾을 수 있다.

연구팀은 세포 사이의 접합을 제어하는 구조인 '접착연접'이 순차적 절단 과정의 순서를 결정하는 공간적 스위치 역할을 하며, 정상적인 노치 신호 제어에 필수적이라는 사실을 알아냈다. 특히 노치 수용체-리간드(수용체와 결합해 활성을 조절하는 물질) 상호작용과 수용체의 첫 번째 절단 과정은 접착연접 구조 바깥에서, 두 번째 절단 과정은 접착연접 구조 내에서 일어남으로써 신호 전달이 활성화는 것을 확인했다.

이 과정에서 연구팀은 접착연접에 의한 노치 신호 제어가 신경계 발달 과정에 관여하고, 아밀로이드 전구체 단백질을 발현하는 세포에서 접착연접 형성을 억제하면 아밀로이드 베타 형성이 줄어드는 것을 알아냈다.

전영욱 교수는 "노치 신호 활성화와 아밀로이드 베타 형성에 필요한 단백질의 순차적 절단 과정의 새로운 분자·세포학적 매커니즘을 최초로 제시한 연구"라며 "앞으로 비정상적인 세포 신호 전달에 의한 암 관련 연구나 아밀로이드 베타 형성 억제를 통한 알츠하이머 질환 치료제 연구에 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 셀 바이올로지(지난달 2일)' 온라인에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr