뇌질환 치료할 수 있는 대사물질 찾았다
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뇌질환 치료할 수 있는 대사물질 찾았다
  • 정종오 기자
  • 승인 2020.03.25 12:02
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국내 연구팀, 신경 활성 조절 기능 규명
이노시톨 파이로인산에 의한 신경전달물질 분비 조절 모식도.[사진=한국연구재단]
이노시톨 파이로인산에 의한 신경전달물질 분비 조절 모식도.[사진=한국연구재단]

 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 정지혜 교수(건국대)와 김세윤 교수(KAIST) 연구팀이 뇌에서 합성되는 화학물질 이노시톨 파이로인산(5-IP7)의 신경 활성 조절 기능을 규명했다고 25일 발표했다. 이노시톨 파이로인산은 과일이나 곡물 등을 통해 섭취한 이노시톨이 체내에서 대사(인산화) 되면서 생겨난다.

이노시톨 파이로인산은 1990년대 처음 보고된 이래 세포 성장이나 대사에 관여하는 것으로 주목받았다. 신경계에서의 역할에 대한 연구는 대부분 세포 수준에 머물러왔고 신호조절을 매개하는 당으로 작용할 것으로 추정됐다.

동물모델을 통해 신경 활성의 핵심인 신경전달물질 분비의 조절자로서 이노시톨 파이로인산의 역할을 처음 입증했다. 뇌 질환 극복을 위해 이노시톨 파이로인산을 표적으로 하는 후보물질 탐색으로 이어질 수 있을 것으로 기대된다.

우리 뇌의 신경세포들은 시냅스 소포체라는 작은 주머니에 도파민 같은 신경전달물질을 담아 주고받으면서 서로 소통한다. 2013년 노벨생리의학상이 소포체를 통한 물질 운송과정을 밝힌 미국 연구자에게 돌아간 것도 세포 간 소통의 중요성 때문이었다.

연구팀은 이노시톨 파이로인산을 체내에서 합성하는 효소(IP6K1)가 만들어지지 않는 녹아웃(knock-out) 생쥐모델에서 이노시톨 파이로인산 부재에 따른 효과를 분석했다.

생쥐모델을 신경생리학적으로 분석한 결과 신경전달물질 분비가 비정상적으로 가속화되는 것을 알아냈다. 이노시톨 파이로인산에 의해 신경전달물질이 분비되는 소포체의 세포외 배출과정이 비정상적으로 과도함을 뜻한다.

이유를 살펴보기 위해 신경전달물질을 분비하고 난 소포체의 재유입을 억제하는 약물(폴리마이신 또는 다이나소)을 녹아웃 생쥐모델에 처리해도 약물 반응성이 나타나지 않았다. 시냅스 소포체 순환경로에 심각한 장애가 있는 것이다.

한 번 신경전달물질을 내려놓은 소포체는 지속적인 신경전달물질 분비를 위해 다시 신경세포내로 재유입되는 순환과정을 거친다. 이노시톨 파이로인산이 재유입 과정에 관여, 신경 활성을 조절하는 것을 알아냈다.

기억장애, 조현병과 같은 정신질환, 치매 같은 퇴행성 뇌 질환에서 관찰되는 시냅스 소포체 순환의 결함을 바로잡을 수 있는 중요한 인자로 이노시톨 파이로인산을 도출한 것이다. 연구결과는 국제학술지 셀(Cell) 자매지 ‘아이사이언스(iScience)’3월 23일자(논문명: Inositol pyrophosphate metabolism regulates presynaptic vesicle cycling at central synapses)에 실렸다.

정종오 기자  science@greened.kr

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