알츠하이머의 두 원인 단백질이 서로 소통하며 독성을 조절한다는 연구 결과가 나왔다.

한국과학기술원(KAIST) 임미희 교수와 한국기초과학지원연구원 이영호 박사, 한국과학기술연구원(KIST) 김윤경·임성수 박사 공동 연구팀은 알츠하이머병의 주요 병리 단백질 중 하나인 타우 단백질의 '미세소관 결합 부위'(MBD)가 다른 원인 단백질인 아밀로이드 베타와 상호작용해 세포 독성을 완화할 수 있음을 분자 수준에서 규명했다고 24일 밝혔다.

알츠하이머병은 치매를 일으키는 신경 퇴행성 질환으로, 신경세포 안에 있는 타우 단백질과 신경세포 외부에 있는 아밀로이드 베타가 각각 신경섬유다발, 아밀로이드 베타 응집체 형태로 비정상적으로 응집·축적돼 발생한다.

두 단백질은 서로 다른 세포 구획에서 병리적 구조물을 형성하지만 세포 내·외부에서 동시에 존재할 수 있는데, 이 때문에 병의 진행 과정에서 이들의 상호작용이 영향을 끼칠 수 있다는 가능성이 제기됐다.

연구팀은 타우 단백질이 미세소관(세포 내 수송로)과 결합하는 부위 중 일부가 아밀로이드 베타와 결합해 '타우·아밀로이드 베타 복합체'를 만든다는 것을 확인했다.

아밀로이드 베타 자체는 독성이 강한 딱딱한 섬유 형태지만, 타우의 특정 부분이 붙은 타우·아밀로이드 베타 복합체는 독성이 낮고 덜 단단한 형태로 바뀐다고 연구팀은 설명했다.

특히 타우 단백질의 미세소관 결합 반복 구조는 아밀로이드 응집이 시작되는 과정을 지연시키고, 아밀로이드 베타의 응집 속도를 낮춰 세포 내·외 환경 모두에서 아밀로이드 베타가 일으키는 독성 수준을 감소시키는 것으로 나타났다.

분광학, 질량분석, 등온 적정 열량측정법, 핵자기공명 등 기법을 사용해 분석한 결과 타우 단백질의 미세소관 결합 반복 구조는 친수성(물에 잘 섞이는 성질)과 소수성(물에 안 섞이는 성질)을 동시에 갖고 있어 두 성질의 균형이 잘 맞을 때 아밀로이드 베타와 더 잘 결합하는 것으로 분석됐다.

임미희 교수는 "타우의 성질이 아밀로이드 베타와의 결합력·독성 조절 능력을 결정짓는 핵심 요인임을 입증했다"며 "알츠하이머병뿐만 아니라 다양한 신경 퇴행성 뇌 질환을 대상으로 한 치료 표적으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지'(Nature Chemical Biology) 지난 22일 자에 실렸다.