한국뇌연구원, 성상교세포가 뇌속 영양물질을 재활용하는 생리작용 기본 원리 밝혀

신경·혈관단위체 연구그룹의 박형주 박사.

신경·혈관단위체 연구그룹의 한정호 연구원.

한국뇌연구원은 신경·혈관단위체 연구그룹의 박형주 박사 연구팀이 '뇌세포의 숨은 조력자'로 불리는 성상교세포(Astrocyte)가 뇌유래신경영양인자(BDNF)를 재활용하는 기작(생물의 생리적인 작용을 일으키는 기본 원리)을 발견했다고 6일 밝혔다.

나무가 잘 자라기 위해서는 물과 비료가 필요한 것처럼, 신경세포(neuron)가 잘 자라고 건강하게 유지되려면 신경영양인자가 꼭 필요하다. 신경세포가 분비하는 신경영양인자 중 일부가 성상교세포에 흡수되고 재활용된다는 사실은 알려져 있지만, 구체적인 기전은 아직 밝혀져 있지 않다.

박형주 박사 연구팀은 성상교세포가 흡수한 신경영양인자가 작은 주머니 형태의 구조물인 세포외소포에 담겨 재분비되는 과정을 연구해, 세포외소포가 방출되는 기작과 이 현상을 조절하는 단백질의 기능을 밝혀냈다.

연구팀은 나노 크기의 반도체 입자인 양자점(QD)으로 표지한 BDNF를 사용해 실험한 결과, 세포가 사용하는 에너지 물질인 ATP(아데노신 삼인산)의 자극에 반응해 성상교세포가 세포외소포를 방출하며, 이 과정에서 신경영양인자(BDNF)도 함께 외부로 분비된다는 사실을 발견했다.

또 성상교세포의 신경영양인자(BDNF) 재분비 과정에 Vamp3 단백질이 관여한다는 연구팀의 선행 연구결과를 바탕으로, Vamp3 단백질의 발현을 억제한 성상교세포에서 Vamp3 단백질의 구체적인 기능을 분석했다.

그 결과 Vamp3 단백질의 발현이 감소하면 신경영영인자(BDNF)가 성상교세포 내부의 소포에 축적되지만 외부로는 방출되지 않아, Vamp3 단백질이 성상교세포의 재활용 기작에 핵심 역할을 하는 조절자라는 것을 확인했다.

교신저자인 박형주 박사는 "뇌의 건강은 신경세포뿐 아니라 성상교세포처럼 뒤에서 돕는 세포들의 협력으로 유지된다"면서 "성상교세포가 신경영양인자를 재활용하는 기작을 상세히 이해하게 되면, 우울증, 알츠하이머병, 파킨슨병 등 신경계 질환의 새로운 치료 전략 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

※뇌유래신경영양인자: 뇌와 신경계에서 신경세포의 건강을 유지하고 기능을 향상시키는 단백질이다.

※성상교세포: 별 모양을 하고 있는 교세포(glia cell). 신경세포를 돕고, 뇌 환경을 관리하며, 손상된 신경조직을 복구하는 등 학습과 기억에 매우 중요함.

※Vamp3 단백질: 세포 내부에서 물질의 이동과 외부 분비를 조절하는 SNARE 단백질의 한 종류.