뇌 신경세포 발달에 문제가 생기면 지적장애를 비롯한 각종 뇌 질환이 나타난다.

이를 예방하거나 치료하려면 뇌 신경세포가 어떻게 만들어지는지 알아야 하는데, 국내 연구진이 이를 조절하는 핵심 단백질의 생성원리를 밝혔다.

유니스트(UNIST)는 생명과학부의 민경태 교수팀과 포스텍(POSTECH) 융합생명과학부의 김경태 교수팀이 신경세포의 발달과 시냅스(synapse) 형성에 중요한 단백질 '코필린(cofilin)'의 발현 메커니즘을 처음으로 명확하게 규명했다고 26일 밝혔다.

연구진에 따르면 인간의 뇌 속에는 대뇌피질에만 약 100억 개의 신경세포(neuron)가 있다.

시냅스 구조는 자극에 따라 역동적으로 조절돼 숫자나 모양이 달라진다.

이때 신경세포 끝에서 가지처럼 뻗어 나가는 축삭돌기(axon)의 방향 설정이나 성장 속도가 매우 중요하다.

김 교수는 "시냅스 연결이 정확하지 않으면 뇌세포 간에 신호 전달이 방해될 뿐만 아니라 기억과 학습 능력에도 차질이 생긴다"며 "이번 연구로 뇌 발달에 대한 근본적인 이해가 가능해져 뇌 발달장애 예방과 치료에 크게 기여할 것"이라고 밝혔다.

신경세포의 발달과 시냅스 형성에 중요한 단백질이라는 코필린은 '액틴(actin)'이라 불리는 미세섬유와 상호작용해 신경세포 축삭돌기의 성장 속도와 방향 조절을 유도한다는 건 이미 알려졌다.

그러나 코필린이 어떻게 만들어지는지 밝혀지지 않았다.

연구진은 코필린 번역이 일반적인 번역과 다르다는 점에 주목해 연구를 진행했다.

번역이란 생물학에서 유전정보를 해독해 단백질을 만들어내는 과정을 말한다.

일반적인 단백질은 DNA에 있는 유전정보를 가져와서 단백질을 만드는 세포소기관(리보솜)으로 이어지는 데까지 여러 유전인자가 필요하다.

코필린은 아이리스(IRES·Internal Ribosme Entry Site)라는 것을 활성화해 신속하게 단백질을 만들어낼 수 있었다.

아이리스는 유전정보를 옮겨주는 mRNA가 리보솜과 바로 연결될 수 있는 지점이다.

민 교수는 “이번 연구를 종합하면 IRES를 매개로 코필린 단백질이 신속하게 합성되면서 액틴의 길이와 방향을 조절해 정확한 시냅스가 형성되도록 돕는다"며 "뇌 신경 발달장애를 막는 핵심 단백질의 생성원리를 밝힌 것이라 향후 지적장애 유발 뇌 질환 치료에 큰 역할을 할 것"이라고 기대했다.