국내 연구진, 뇌 기능 조절물질 이동통로 밝혀

[이데일리 이승현 기자] 국내연구진이 오랜 숙제인 뇌 기능 조절 물질의 이동 통로를 밝혀내는 데 성공했다.

황은미 KIST 박사

한국과학기술연구원(KIST)은 기능커넥토믹스 연구단 황은미 박사팀과 이창준 박사팀, 박재용 경상대 의과대학 교수팀이 공동으로 뇌 기능 조절물질인 포타슘의 이온농도를 조절하는 통로를 발견했다고 6일 밝혔다. 발견된 통로는 뇌의 핵심기능인 신호전달 물질이 통과하는 통로라는 사실도 밝혀냈다.

뇌를 구성하는 대표적 세포는 신경세포와 성상교세포이다. 신호 전달이 이루어지는 신경세포가 활성화되기 위해서는 주변의 성상교세포가 스펀지처럼 포타슘 이온을 흡수해야 한다. 그러나 지금까지는 포타슘 이온이 어떤 통로를 통해 이동하는지 알 수 없었다.

포타슘 이온은 농도가 급증하면 심한 경우 발작이나 경련 등이 일어나고 농도가 낮아지면 우울증이나 불안장애를 발생시킨다.

공동연구팀은 포타슘 이온의 이동통로를 밝히기 위해 갓 태어난 생쥐의 뇌에서 성상교세포를 분석해, 트윅(TWIK-1)과 트렉(TREK-1) 2개의 이온통로만이 존재함을 알 수 있었다. 연구진은 이들 2개의 이온 통로가 포타슘 스펀지 역할의 핵심이라 가정하고 연구를 했다.

그 결과 2개의 이온통로들은 개별적으로 작용할 때는 기능할 수 없다는 것을 확인했다. 이는 하나의 이온통로가 하나의 특성을 갖는다는 공식을 깨고 다른 종류의 단백질이 결합해 다양한 다른 역할을 수행할 수 있다는 가능성을 보여준 것이다.

공동연구팀은 이와 함께 이번에 발견한 이온통로가 글루타메이트가 배출되는 통로라는 사실도 발견했다. 글루타메이트는 세포간에 신호를 전달하는 뇌의 핵심요소이다.

KIST 황 박사(논문 1저자)는 “이번 연구를 통해 포타슘 스펀지 역할의 이온통로를 확인했고 포타슘이온 농도의 조절실패로 인한 뇌전증, 우울증, 불안장애 등의 신경계 질환에 대한 새로운 치료 가능성을 제시할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 세계적인 연구센터 개발사업 (WCI)과 선도연구센터지원사업 (MRC)의 일환으로 수행됐다. 연구 논문은 ‘네이처 출판 그룹’이 발간하는 국제학술지인 ‘Nature Communications’ 온라인 판 지난 5일자로 게재됐다.

한국과학기술연구원 제공