알츠하이머 새 발병 메커니즘 규명…"타우단백질 절단이 유발"

서울대

알츠하이머병 환자의 체내에서 응집된 단백질을 표현한 이미지. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 알츠하이머병의 새로운 발생 메커니즘을 규명했다. 타우단백질에 의한 신경독성 물질의 형성 원리를 기반으로 병이 일어나는 원인을 밝힌 것이다. 가장 흔히 발생하는 알츠하이머병은 앞서 타우단백질이나 아밀로이드베타 단백질의 응집이 신경독성의 원인이 된다고 알려졌지만 근본적인 발병 메커니즘은 명확히 확인되지 않았다.

서울대는 이민재 의과대학 교수 연구팀이 정상적인 타우단백질의 내부 절단으로 생성된 ‘응집 코어’를 알츠하이머 치매의 핵심 병인으로 지목했다고 4일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 지난달 18일 게재됐다.

연구팀은 알츠하이머병 환자 뇌에서 추출한 타우단백질의 고해상도 구조에 주목했다. 신경독성 물질 형성을 촉진하는 핵심 영역(응집 코어)에 초점을 맞췄다. 타우단백질의 섬유화 과정을 자세히 알아보는 데 나섰다.

분석 결과 타우단백질의 일부분은 별도의 처리 없이 생리적 환경 조건에서 자발적으로 신경 독성물질을 형성할 수 있는 것으로 확인됐다. 정상 타우단백질까지 신경 독성물질로 전환시킬 수 있는 능력을 갖추고 있었다. 독성물질이 발생하는 원인은 단백질의 절단으로 인한 응집코어가 노출됐기 때문이었다.

연구팀은 타우단백질의 절단으로 생성된 신경독성 물질이 신경세포에 침투하는 경로와 추가적인 응집을 유도하는 과정, 신경세포의 시냅스 가소성을 떨어뜨리는 현상 등을 규명해 세포 수준에서 타우단백질이 병을 일으키는 과정을 확인할 수 있었다.
 
실제 타우단백질의 응집 코어를 생쥐의 뇌실 내 해마에 주입하자 신경세포 사멸과 신경염증 반응이 일어났다. 기억력 감퇴 등 알츠하이머성 치매와 유사한 행동학적 변화가 생겼다. 연구팀은 이 분자 및 세포 수준에서 규명한 타우단백질 조각의 병리 기전이 동물모델에서 재현된다는 것도 확인했다.

연구를 주도한 이민재 교수는 “새로운 타우단백질의 섬유화 및 신경독성 생성 원리를 분자와 세포, 그리고 동물모델 수준으로 밝혀냈다”며 “후속 연구를 통해 알츠하이머병의 새로운 치료 방법을 제시하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

타우단백질의 절단으로부터 시작되는 알츠하이머성 치매의 발병 모델. 서울대 제공

[박정연 기자 hesse@donga.com]