시냅스에서 PTPδ단백질과 IL1RAPL1단백질의 상호작용 및 신경전달 조절(IBS 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 수면을 조절하는 시냅스(synapse) 분자기전을 밝혔다.

기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 단장 연구팀이 신경전달의 기본 단위인 시냅스 생성과 수면 조절의 연관성을 규명했다고 14일 밝혔다.이를 통해 수면 장애를 포함한 관련 뇌질환의 발병 기전에 대한 이해의 폭을 넓힐 것으로 기대된다.

뇌에 존재하는 수많은 신경세포는 시냅스를 통해 신호를 주고받는다. 시냅스는 신경세포 간 혹은 신경세포와 다른 신경세포가 만나는 접합 부위로, 전시냅스(presynapse)와 후시냅스(postsynapse)로 구성돼있다.

전시냅스와 후시냅스에는 시냅스 접착 단백질이 각각 존재한다. 시냅스 접착 단백질들은 서로 상호작용하며 악수하듯 만나 시냅스를 생성하는데 이때 서로 ‘코드’가 맞으면 두 신경세포가 연결돼 소통하는 것이 가능해진다. 그동안 확인된 여러 종류의 시냅스 접착 단백질들과 달리 각 단백질의 생체 내 기능에 대해서는 별로 알려진 바가 없었다.

연구팀은 전시냅스 접착 단백질인 PTPδ단백질이 후시냅스 접착 단백질인 IL1RAPL1단백질과 상호작용해 시냅스를 생성하고, 정상적인 수면이 이뤄지도록 작동함을 밝혔다.

시냅스 접착 단백질인 PTPδ단백질과 수면 간의 연관성을 규명한 것이다.

PTPδ단백질이 결손된 생쥐 모델에서 관찰된 비정상적인 수면(IBS 제공)© 뉴스1

연구팀은 또 대부분의 신경뇌질환과 동반되는 수면장애 여부를 확인하기 위해 뇌파검사(Electroencephalogram, EEG)를 진행했다.

그 결과 흥분성 신경세포에서의 PTPδ단백질 전체가 결손된 생쥐와 PTPδ단백질의 일부인 meA 스플라이스 펩타이드가 결손된 생쥐에서 깊은 수면(non-REM) 시 발생하는 뇌파가 감소돼 있음을 확인했다.

이는 PTPδ단백질이 수면 조절뿐만 아니라 깊은 수면(non-REM)과도 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

김은준 IBS 시냅스 뇌질환 연구단장© 뉴스1

김은준 단장은 “PTPδ단백질이 시냅스 생성 및 정상적인 수면에 필수적인 시냅스 접착 단백질임을 밝혔다”며 “하지불안증후군과 같은 수면장애, 조현병, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 등 관련 뇌질환의 발병 기전 이해와 진단 및 치료에 도움을 줄 것으로 예상된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 세계적 학술지 ‘엠보(EMBO)’에 지난 4월 19일 게재됐다.


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