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한국뇌연구원(KBRI)은 문지영 뇌연구원박사팀과 서울대학교, 포스텍이 참여한 공동 연구에서 세포 내 신호전달의 허브인 MAM(미토콘드리아와 소포체를 연결하는 막) 형성에 관여하는 단백질을 발견했다고 2일 밝혔다.

세포 내에는 다양한 세포 소기관들이 존재하면서 제각기 역할을 수행하고 막으로 된 접촉부위를 통해 서로 소통한다. 특히 미토콘드리아와 소포체를 연결하는 MAM에 위치한 단백질들은 세포 내 지질대사, 자가포식 등 핵심 기능을 조절한다.떨어져 있던 미토콘드리아와 소포체가 만나면 MAM이 형성되면서 칼슘의 이동통로가 되는데 이때 미토콘드리아로 칼슘이 과도하게 들어가면 미토콘드리아의 기능이 저하돼 질환이 발생하게 된다.

최근에 MAM은 세포 내 신호전달이 오가는 허브로 주목받고 있으며 실제로 많은 신경퇴행성질환 환자들의 유전자 변성이 해당 부위에서 발견된 바 있다.

연구팀은 MAM에 위치한 단백질을 표지하고 분석하는 새로운 기법을 고안하고 이를 통해 살아있는 인간 세포에서 MAM을 구성하는 115개의 단백질을 발견했다.이전까지는 MAM의 단백질 구조를 분석하기 위해 주로 원심분리법을 이용했는데, 분리과정 중 노이즈가 생기고 효율이 떨어지던 한계를 이번에 보완한 것이다.

또 한국뇌연구원이 지난해 도입한 '대면적 3차원 전자현미경'을 이용해 세포 내 MAM 부위를 3차원으로 관찰한 결과, FKBP8 단백질이 미토콘드리아와 소포체의 연결구조(MAM)를 변화시키면서 칼슘 수송에 필수적으로 기능한다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 신경퇴행성질환의 공통적인 원인으로 알려진 미토콘드리아의 칼슘 증가현상을 조절할 수 있는 단백질을 발견했다는데 의의가 있으며 향후 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 치료제 개발에 새로운 표적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구에 공동저자로 참여한 정민교 박사는 "세포소기관 사이의 네트워크가 제대로 이루어지지 않으면 질환이 발생하는데, 이에 관여하는 MAM 단백질을 보다 정확하게 동정해낸 것"이라며 "동정된 단백질 중에서도 FKBP8의 기능에 대한 협동 연구를 진행했고 앞으로 미토콘드리아의 손상을 지연하거나 막을 수 있는 핵심 인자로서의 기능을 후속 연구할 예정"이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 세계적 과학저널인 '미국국립과학원회보(PNAS)' 5월호에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국뇌연구원 기관고유사업, 한국연구재단, 세포소기관 네트워크 연구센터, 기초과학연구원의 도움으로 수행됐다.


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