December 07,2019

알츠하이머 유발 원인 밝혀질까

'타우 단백질' 고해상도 이미지 확보

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영국 MRC분자생물학실험실(Laboratory of Molecular Biology LMB)과 미국 인디아나 의대 과학자들이 공동연구를 벌여 알츠하이머 질병에서 발견되는 타우 단백질(tau protein)구조의 고해상도 이미지를 확보했다.

이번 결과는 알츠하이머 진단을 받은 환자의 뇌에서 추출한 타우 단백질 섬유의 고해상도 구조를 처음으로 보여준 것이어서 질병 연구 및 치료에 중요한 단서를 제공할 것으로 보인다.

이번 연구에 참여한 인디아나 대학의 버나디노 게티(Bernardino Ghetti) 박사 연구팀은 이같은 내용을 5일 네이처 온라인에 발표하고, “알츠하이머 연구에서 지난 25년간 발견된 주요 발견 중 하나”라고 말했다.

미-영 연구팀, 극저온현미경으로 촬영    

게티 박사는 “이것은 매우 중요한 진전이다. 타우 단백질은 알츠하이머 질병의 발전에서 엄청나게 중요한 것이 분명하다”고 말했다.

타우 단백질은 건강한 두뇌에서는 두뇌를 안정화시키는 역할을 한다. 그러나  결함이 생기면 알츠하이머 질병에 걸렸음을 보여주는 신호 역할을 하면서, 다른 질병을 유발하는 신경 실타래 덩어리(tangles)를 만들어낸다.

미영 연구팀이 밝힌 타우 단백질 신경다발 ⓒ Scheres Group MRC-LMB

미영 연구팀이 밝힌 타우 단백질 신경다발 ⓒ Scheres Group MRC-LMB

그러나 타우 섬유질은 현미경 빛으로는 볼 수 없다.  타우 단백질의 분자구조를 보여주는 고해상도 이미지 없이는 알츠하이머 질병이 진전하는 과정에서 타우 단백질이 무슨 역할을 하는지 해독하기 어려웠다.

이것이 연구팀이 극저온전자현미경(cryo-electron microscopy)이라는 이미징 기술을 사용한 이유이다. 극저온전자현미경은 아주 낮은 온도에서 단백질의 자세한 구조를 원자수준에서 보게 해 준다. 게티 박사와 개링거(Garringer) 박사는 다양한 두뇌영역을 연구하면서 극저온전자현미경으로 타우 단백질을 분석함으로써 다양한 두뇌영역과 DNA를 연구해왔다.

게티 박사는 “이 새로운 이미지 분석은 과학자가 알츠하이며 질병을 유발하는 분자메커니즘을 더 잘 이해하는데 도움을 줄 뿐 아니라, 알츠하이며 및 다른 신경퇴행성 질병을 방지하거나 진단하거나 치료하는데 새로운 전략을 가능하게 할 것”이라고 전망했다.

타우 단백질이 변성해서 이런 다발을 형성하면, 뇌세포 사이의 통신을 방해함으로서 신경퇴행성질환으로 유도하며, 알츠하이머에서 보는 것 같이 인지기능을 감소시키는 역할을 한다.

수 십 년 동안 연구자들은 타우 단백질이 알츠하이머 질병에서 하는 역할을 연구해왔으나, 지금까지 타우 섬유다발을 이렇게 자세히 들여다보는 일에는 성공하지 못했다.

이번 결과는 과학자들에게 어떻게 두뇌 안의 신경다발인 해로운 침전물이 분자수준에서 작용하는지에 대한 예상치 못한 단서를 제공할 것으로 보인다. 또한 해로운 신경다발이 형성되는 것을 막아주는 새로운 치료법으로 유도할 수 있을 것으로 전망된다.

게티 박사는 치매연구의 국제적인 리더 중 한 명이다. 그는 인디아나 알츠하이며질병센터의 설립자이면서 초대 소장(1991~2013)을 맡았다.

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