우울증, 과잉행동 등 뇌질환 치료제 개발 가능성
국내 연구진이 도파민 분비를 조절하는 단백질을 발견해 우울증이나 과잉행동 등 도파민의 이상분비로 나타나는 뇌질환을 치료할 수 있는 길이 열렸다.
울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 김재익 교수연구팀은 도파민 신경세포에서 신호전달 핵심요인인 'PLCγ1' 단백질이 도파민 분비를 조절한다는 사실을 세계 최초로 발견했다고 14일 밝혔다.
도파민은 중추신경계에 존재하는 신경전달물질로 수의운동, 동기부여 및 감정조절과 관련된 다양한 기능을 수행한다. 도파민이 적당하게 분비되면 행복감과 보상감같은 긍정적인 효과를 유발한다. 하지만 분비에 이상이 생기면 우울감, 불안감, 과잉행동, 운동능력 저하 등 이상현상이 나타날 수 있다.
도파민은 주로 중뇌에 있는 도파민 신경세포에서 합성된다. 합성된 도파민은 뉴런의 신경섬유 말단이 분포해 있는 선조체 및 측좌핵으로 분비된다. 선조체는 자발적 움직임에 중요한 역할을 하며 측좌핵은 동기 및 보상에 관한 정보를 처리하는 뇌의 한 부분이다.
합성된 도파민은 분비되기 위해 신경전달물질을 보관하는 '시냅스 소포'로 이동한다. 이렇게 축적된 도파민은 방출 가능한 시냅스를 찾는다. 이 과정에서 시냅스 소포로 도파민을 수송하는 소포성 모노아민 운반수송체(VMAT2)와 방출 가능한 시냅스로 소포를 이동시키는 시냅신Ⅲ(synapsinⅢ)가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 도파민 신경세포에서 PLCγ1 유전자를 불완전하게 만든 쥐의 뉴런 신경섬유 말단에서 도파민 분비가 증가한 것을 발견했다. 신경섬유 말단에서 VMAT2와 시냅신Ⅲ의 양이 증가했고, 이런 변화가 도파민 분비 증가에 결정적인 역할을 한다는 것을 밝히면서 'PLCγ1 단백질이 도파민 분비를 직접 조절한다는 사실'을 세계 최초로 밝힌 것이다.
연구팀은 도파민 분비를 조절하는 PLCγ1 단백질의 매개 신호전달 방법을 규명해내면 도파민 관련 뇌질환 치료법 개발에 기여할 수 있을 것이라 기대했다.
김재익 교수는 "이전까지는 실험 방법의 한계로 도파민 신경세포 내 신호전달 메커니즘의 규명에 어려움이 있었다"며 "생체 내 실시간 도파민 측정 및 고해상도 시냅스 이미징 방법의 개선으로 도파민 신경세포 특이적인 PLCγ1의 역할을 새롭게 규명할 수 있었다"고 설명했다.
이번 연구는 한국뇌연구원과 공동으로 진행됐으며, 생명과학분야 주요 학술지인 '실험분자의학(Experimental & Molecular Medicine:EMM)' 11월 1일자에 게재됐다.
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