도파민 분비 조절 단백질 발견...뇌질환 치료법 개발 기대

울산과학기술원

왼쪽부터 김재익 UNIST 생명과학과 교수, 이지은·김혜윤·김현진 연구원(공동 제1저자). UNIST 제공.

신경전달물질의 일종인 '도파민' 분비를 조절할 수 있는 새로운 방법이 발견됐다. 도파민 관련 뇌 질환 치료법을 찾는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 

울산과학기술원(UNIST)은 김재익 생명과학과 교수 연구팀이 신호전달 핵심 요소인 PLCγ1 단백질이 도파민 분비를 조절한다는 연구결과를 국제학술지 ‘실험 & 분자 의학’ 저널에 지난 1일 발표했다고 14일 밝혔다. 

도파민은 중추신경계에 존재하는 신경전달물질로 수의운동, 동기 부여, 감정 조절 등과 관련한 다양한 기능을 수행한다. 적당한 도파민 분비는 행복감과 보상감처럼 긍정적인 효과를 유발하지만 비정상적으로 분비되면 우울감, 불안감, 과잉행동, 운동능력 저하 등 뇌 기능 이상으로 이어진다. 

도파민은 주로 중뇌에 있는 도파민 신경세포에서 합성된다. 합성된 도파민은 신경세포의 신경섬유 말단이 분포해있는 선조체 및 측좌핵으로 분비된다. 선조체는 자발적 움직임에 중요한 역할을 하고, 측좌핵은 동기 및 보상에 관한 정보를 처리하는 뇌 영역이다. 

합성된 도파민은 분비를 위해 신경전달물질을 보관하는 ‘시냅스 소포’로 이동해 축적되며 방출 가능한 시냅스를 찾는다. 이 과정에서 시냅스 소포로 도파민을 수송하는 ‘소포성 모노아민 운반수송체(VMAT2)’와 방출 가능한 시냅스로 소포를 이동시키는 ‘시냅신Ⅲ(synapsinⅢ)’가 중요한 역할을 한다. 

연구팀은 도파민 신경세포에서 PLCγ1 유전자를 불완전하게 만든 쥐의 선조체와 측좌핵에서 도파민 분비가 증가한 것을 발견했다. 도파민 신경섬유 말단에서 VMAT2와 시냅신Ⅲ의 양이 증가했고, 이런 변화가 도파민 분비 증가에 결정적인 역할을 했다. PLCγ1 단백질이 도파민 분비를 직접 조절한다는 사실이 확인된 것은 이번이 처음이다. 

김 교수는  “실험 방법의 한계로 도파민 신경세포 내 신호전달 메커니즘을 규명하는데 그동안 어려움이 있었다”며 “생체 내 실시간 도파민 측정과 고해상도 시냅스 이미징 방법이 개선돼 도파민 신경세포 특이적인 PLCγ1의 역할을 새롭게 규명할 수 있었다”고 말했다. 이번 연구는 도파민 분비 조절에 관여하는 PLCγ1 매개 신호전달 방법을 규명해 도파민 관련 뇌 질환 치료법을 개발하는데 기여할 것으로 전망된다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]