“파킨슨병 드디어 완치되나?”…미스터리가 풀렸다

파킨슨병 일으키는 단백질의 구조와 활성화 경로 드러나

두 개의 PINK1 단백질(분홍색)이 세포의 미토콘드리아에 부착되어 있는 모습. 이 단백질이 '파킨'이란 단백질로 연결되며 돌연변이가 일어나면 신경세포를 죽여 신경퇴행성 질환을 일으킨다. [사진=WEHI]

파킨슨병을 일으키는 단백질인 PINK1의 구조와 발현 메커니즘이 밝혀져 수십 년에 걸친 미스터리가 풀렸다. 이로써 알츠하이머병에 이어 두 번째로 흔한 신경퇴행성 질환인 파킨슨병 치료제 개발의 길이 열릴 수 있게 됐다. 이 병은 현재 마땅한 치료법이 없다.

호주 멜버른에 있는 세계적 생의학 연구 기관인 Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research(WEHI) 연구팀은 20여 년 전에 처음 발견된 PINK1의 구조, 손상된 미토콘드리아에 부착하는 법과 이를 활성화하는 메커니즘을 '과학(Science)' 저널에 발표했다.

이 연구에 따르면 PINK1은 미토콘드리아(세포의 에너지 생성, 보존, 사멸에 중요한 역할을 하는 소기관) 손상을 감지한다. 이어 손상된 미토콘드리아에 붙어 '유비퀴틴'이란 태그를 만든다. 유비퀴틴은 단백질 분해 외에도 신호 전달, 세포 주기 조절, DNA 복구 등 다양한 생물학적 과정에 관여한다.

유비퀴틴은 손상된 미토콘드리아를 재활용할 수 있도록 '파킨'이라는 단백질에 연결된다. 파킨 돌연변이는 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환과 관련이 있으며, 미토콘드리아 기능 장애를 초래해 신경 세포 사멸을 유발할 수 있다.

건강한 사람이 미토콘드리아가 손상되면 PINK1이 미토콘드리아 막에 모여 유비퀴틴이라는 작은 단백질을 통해 손상된 미토콘드리아를 제거해야 한다는 신호를 보낸다. PINK1이 환자에서 돌연변이가 발생하면 손상된 미토콘드리아가 세포에 쌓인다. 이렇게 신경퇴행성 질환이 생긴다.

PINK1을 치료제의 표적으로 삼아야 한다는 아이디어는 오래전부터 있었지만 PINK1의 구조와 손상된 미토콘드리아에 부착하는 법을 지금까지는 알 수 없었다.

WEHI 유비퀴틴 신호전달 부서 책임자인 데이비드 코만더 교수는 "이 연구는 파킨슨병에 대한 중요한 이정표"라며 "PINK1이 미토콘드리아에 결합하는 걸 관찰한 것은 이번이 처음"이라고 말했다.

파킨슨병은 무증상으로 한동안 인체에 잠복해 있어 진단에 수년, 때로는 수십 년이 걸린다. 이 병은 손이나 다리 떨림과 인지 장애, 언어 문제, 체온 조절 및 시력 등 40가지 가까운 증상이 있다. 파킨슨병의 특징 중 하나는 뇌세포의 사멸이다. 1분마다 몸에서 약 5000만 개의 세포가 죽고 대체된다. 뇌 세포는 다른 세포와 달리 대체되는 속도가 매우 느리다.

이 연구는 'Structure of human PINK1 at a mitochondrial TOM-VDAC array'라는 제목으로 게재됐다.

김성훈 기자 (kisada@kormedi.com)