치매 일으키는 두 단백질, 만나면 치료제로 변신

KAIST 임미희 교수 연구진
“단백질 성질 바꿔 뇌세포 손상 막아
치매 조기 진단, 치료제 개발에 도움”

알츠하이머 치매 환자의 뇌에는 아밀로이드 베타 단백질(갈색)이 신경세포 밖에 덩어리를 이루고 있고, 타우 단백질(파란색)도 세포 안에 비정상적으로 뭉쳐 있다. /미 국립보건원(NIH)

국내 연구진이 알츠하이머병의 주요 원인으로 꼽히는 타우와 아밀로이드 베타 단백질이 서로 영향을 주고받으며, 그 과정에서 뇌 세포 손상을 억제할 수도 있다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 이를 이용하면 알츠하이머병 조기 진단과 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

한국과학기술원(KAIST)은 “임미희 화학과 교수 연구팀이 알츠하이머병의 원인으로 꼽히는 두 단백질의 직접적인 상호작용을 세계 최초로 분자 수준에서 규명했다”고 24일 밝혔다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원(KBSI), 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 같이 진행했다. 연구 결과는 지난 22일 국제 학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)’에 게재됐다.

알츠하이머병은 뇌세포 안팎에서 단백질들이 비정상적으로 쌓이면서 생기는 신경퇴행성 질환이다. 아밀로이드 베타는 본래 신경세포를 보호하지만, 뇌세포 밖으로 이탈해 덩어리(플라크)를 이루면 오히려 신경세포를 파괴한다. 타우는 신경세포의 구조를 유지하는 단백질이지만, 원래 위치에서 떨어져 나와 세포 내부에 쌓이면 인지 기능에 문제를 일으킨다.

연구팀은 타우 단백질 일부가 아밀로이드 베타와 붙으면, 원래 딱딱하고 독성이 강한 아밀로이드 베타가 부드럽고 독성이 낮은 형태로 쌓이는 경로로 바뀐다는 사실을 확인했다. 즉 타우가 아밀로이드 베타의 독성과 쌓이는 방식을 조절해 뇌세포 손상을 줄일 수 있다는 것이다.

사진 1. (왼쪽부터) 임미희 교수, 김민근 박사, 이영호 박사

이번 연구에서는 분광학, 질량분석, 핵자기공명 등 다양한 실험 기법과 세포 실험을 결합해, 타우와 아밀로이드 베타가 어떻게 상호작용하는지 구조와 기능을 자세히 분석했다. 연구팀은 타우 단백질이 물과 잘 섞이는 성질과 잘 섞이지 않는 성질을 동시에 갖고 있어, 이 균형이 맞을 때 아밀로이드 베타와 더 잘 결합하고 독성 조절 효과가 커진다는 사실도 밝혀냈다.

임미희 교수는 “타우 단백질이 단순히 병을 만드는 것이 아니라, 아밀로이드 베타의 독성을 완화하는 기능까지 수행한다는 점에서 기존 이해를 바꾸는 중요한 발견”이라며 “이번 연구는 알츠하이머병뿐 아니라 단백질 축적과 관련된 다른 신경퇴행성 질환의 치료 표적을 찾는 데도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

이번 연구는 알츠하이머병의 진행 과정을 이해하고, 새로운 치료제와 조기 진단용 바이오 마커(생체지표) 개발에 중요한 단서를 제공할 전망이다. 연구팀은 앞으로 타우와 아밀로이드 베타의 상호작용을 조절할 수 있는 치료 전략을 개발해, 치매 예방과 치료로 연결하는 후속 연구를 진행할 계획이다.

참고 자료

Nature Chemical Biology(2025), DOI: www.doi.org/10.1038/s41589-025-01987-0

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