[지금은 과학] 나노기술로 암·치매 발생하는 원리 찾아냈다


IBS 연구팀, 관련 질환 치료에 활용 기대

[아이뉴스24 정종오 기자] 기초과학연구원(IBS) 연구팀이 나노기술을 이용해 암과 알츠하이머를 일으키는 단백질 형성의 원리를 규명했다.

IIBS(원장 노도영) 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 화학과·고등과학원 교수), 곽민석 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀은 캘리포니아 주립대(UCSF) 전영욱 교수(나노의학 연구단 객원교수)와 공동으로 나노기술과 세포공학 기술을 이용해 조직발달에 중요한 역할을 하는 노치(Notch) 수용체 신호 활성화 과정과 알츠하이머의 주원인으로 알려진 아밀로이드 베타(amyloid-beta, Aβ) 형성 메커니즘을 알아냈다.

노치 신호전달은 세포분열과 신경세포 발생을 조절하는 중요한 세포 사이 상호작용으로 알려져 왔다. 잘못된 노치 신호는 다양한 질병, 특히 암의 직접적 원인이 된다.

발달 중인 쥐 뇌에서 AJ 구조가 정상적으로 형성이 될 경우, 신경줄기세포(NPCs)가 분화하지 않고 줄기세포의 성질을 유지한다. 이와 반대로 돌연변이 카드헤린(cadherin)을 발현시켜 AJ 구조 형성을 억제할 경우, NPCs가 신경세포(neuron)으로 분화하는 것을 확인했다. 이는 AJ 구조가 줄기세포 유지 현상에 중요한 노치 신호의 정상적 발생에 중요한 역할을 함을 보여준다. [사진=IBS]
발달 중인 쥐 뇌에서 AJ 구조가 정상적으로 형성이 될 경우, 신경줄기세포(NPCs)가 분화하지 않고 줄기세포의 성질을 유지한다. 이와 반대로 돌연변이 카드헤린(cadherin)을 발현시켜 AJ 구조 형성을 억제할 경우, NPCs가 신경세포(neuron)으로 분화하는 것을 확인했다. 이는 AJ 구조가 줄기세포 유지 현상에 중요한 노치 신호의 정상적 발생에 중요한 역할을 함을 보여준다. [사진=IBS]

아밀로이드 전구체 단백질(Amyloid Precursor Protein, APP)로부터 형성되는 아밀로이드 베타는 조직 내 축적돼 신경손상을 불러오고 알츠하이머 질환의 발병에 관여한다고 알려져 있다.

노치 활성화와 아밀로이드 베타 형성은 둘 다 세포막에 존재하는 두 가지 다른 종류의 효소에 의한 노치 수용체, 아밀로이드 전구체 단백질의 순차적 절단 과정(proteolysis)을 거쳐 일어난다.

이 절단 과정의 인자를 규명하고 제어 기작을 이해하는 것은 줄기세포, 조직의 발달과 같은 필수적 생명현상을 이해하고 암, 알츠하이머와 같은 질병의 예방과 치료에도 매우 중요하다.

순차적 절단 과정이 시공간적으로 정확하게 조절되는 분자학적 메커니즘과 효소들의 기질 특이성에 대해서 알려진 것은 상대적으로 적다.

전영욱 교수는 “노치 신호 활성화ㅇ하 아밀로이드 베타 형성에 필요한 단백질의 순차적 절단 과정의 새로운 분자·세포학적 메커니즘을 최초로 제시했다”며 “이번 연구는 나노기술을 세포 신호전달 연구에 성공적으로 활용한 결과”라고 말했다.

곽민석 연구위원은 “이번 연구가 앞으로 비정상적 세포 신호 전달에 의한 암 관련 연구와 아밀로이드베타 형성 억제를 통한 알츠하이머 질환 치료제 연구에 크게 이바지할 것으로 기대된다”며 “노치 신호를 조절해 신경계 발달과정을 정확하게 모사하는 브레인 오가노이드 개발로 연구를 확장할 계획”이라고 전했다.

연구 결과(논문명: Adherens junctions organize size-selective proteolytic hotspots critical for Notch signalling)는 국제학술지 ‘네이처 셀 바이올로지 (Nature Cell Biology)’ 2022년 12월 2일 온라인에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)







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