기초과학연구원(IBS)은 기억및교세포 연구단 이창준 단장, 이보영 연구위원 연구팀이 만성 스트레스가 뇌 전전두엽에서 단백질의 당사슬(당쇄) 형태를 바꿔 우울증을 일으키는 뇌 분자 기전을 규명했다고 4일 밝혔다.

우울증은 단순한 우울감을 넘어서 무기력, 수면 장애 등 증상을 동반한다.

심리적·환경적·유전적 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 다양한 발병 기전이 보고되고 있으나, 실제 치료는 신경전달물질 조절에 집중돼 있다.

세로토닌 기반 항우울제가 널리 쓰이지만, 효과를 보는 환자가 절반에 못 미치며 위장 장애나 불안 악화 등 부작용을 일으킨다.

신경전달물질 중심의 접근을 넘어 뇌 속 새로운 분자 기전에 대한 이해가 필요하다.

연구팀은 단백질의 당쇄화 과정에 주목됐다.

당쇄화는 단백질에 작은 당 사슬이 붙어 단백질의 구조와 기능을 바꾸는 과정으로, 암·바이러스 감염·퇴행성 질환 등 다양한 질환에서 중요한 분자 기전으로 주목받고 있다.

당쇄화 형태에 따라 N-결합형, O-결합형 등이 있는데 최근 우울증 환자의 생체시료 분석에서 다른 뇌 질환에 비해 O-당쇄화 합성 유전자가 뚜렷한 변화를 보인다는 결과가 보고됐다.

연구팀이 뇌 조직 샘플별로 분석한 결과 세부 영역에 따라 O-당쇄화 특성이 다르게 나타나는 것이 확인됐다.

장기간 스트레스 환경에 노출된 쥐의 뇌 조직을 분석한 결과, 전전두엽 부위에서 단백질이 붙은 당 사슬 끝에 시알산이 덧붙어 안정성을 높이는 'O-당쇄화 시알산화'가 뚜렷하게 줄어든 모습을 확인했다.

이에 따라 이를 담당하는 당전이 효소 'St3gal1' 발현도 감소한 것으로 나타났다.

연구팀이 정상 생쥐에서 전전두엽에서 효소 발현을 억제하자 스트레스를 받지 않았음에도 의욕 상실, 긴장 증가 등 우울증 증상이 나타났다.

반면 스트레스 모델 생쥐의 전전두엽에서 효소 발현을 증가시키자 우울증 증상이 완화되는 결과를 확인했다.

이는 St3gal1 효소의 감소가 우울증 증상을 조절하는 핵심 분자 요인임을 보여준다.

이보영 연구위원은 "이번 연구를 통해 뇌의 당쇄화 이상이 우울증 발병과 직접적으로 연결됨을 보여줬다"며 "신경전달물질 중심의 기존 접근을 넘어, 새로운 우울증 치료 및 진단 표적 발굴로 이어질 수 있는 중요한 단초가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 이날 자에 실렸다.