신경세포 통신 제어 생체막단백질 규명

[아시아경제 김수진 기자] 국내 연구진이 생체막 단백질인 시냅토태그민1(Synaptotagmin1)이 신경세포 통신을 능동적으로 제어한다는 사실을 세계 최초로 규명했다.

시냅토태그민1은 신경전달물질 분출을 조절하는 양대 핵심 단백질로서 지금까지 학계는 단순히 칼슘 이온이 유입되면 시냅토태그민1이 신경전달물질을 분출하는 것으로 추정해왔지만 명확히 그 기능을 밝혀내지 못했다. 6일 교육과학기술부에 따르면 KAIST 물리학과 윤태영 교수팀은 시냅토태그민1이 신경세포 통신의 강약을 자유자재로 제어하는 스위치 역할을 한다는 새로운 사실을 밝혀냈다.

연구팀은 신경세포 내에 적정농도의 칼슘 이온이 유입되면 시냅토태그민1은 신경전달물질을 빠르게 분출하지만, 적정농도 이상의 칼슘이 유입되면 오히려 그 기능이 감소된다는 사실을 최초로 확인했다.

이는 칼슘 농도에 따라 시냅토태그민1이 신경세포 통신의 강약을 자유자재로 제어할 수 있다는 사실을 규명한 것이다. 이번 연구는 낮은 농도의 칼슘에서 시냅토태그민1이 가장 활발히 활동한다는 사실을 최초로 발견해냈다. 특히 연구팀은 시냅토태그민1을 생체막으로부터 분리하면 제어 스위치 기능이 상실된다는 사실도 확인해 시냅토태그민1의 생체막 부착 여부가 기능의 핵심인 것도 밝혔다.

또한 윤 교수팀은 단소포체 형광기법(single-vesicle fluorescence detection)을 개발하는데 성공해 생체막 단백질 기능을 단분자 혹은 수개 분자 수준에서 관찰할 수 있는 세계 최고 수준의 기술을 보유하게 됐다. 생체막 단백질은 차세대 신약개발 표적 단백질의 최대 70%를 차지하는 것으로 알려져 있다.

윤태영 교수는 "이번 연구결과는 지난 10년간 학계가 밝혀내지 못한 시냅토태그민 1의 기능을 명쾌히 밝혀냈다"며 "생체막 단백질을 활용해 암, 당뇨, 비만 등 현대인의 질병에 대한 신약을 개발할 수 있는 가능성을 열었다"고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구 결과는 과학저널인 ‘사이언스(Science)’지 5월 7일자에 게재된다.

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김수진 기자 sjkim@