우리몸속 24시간 수면 주기 어떻게? 새로운 '생체시계' 유전자 찾아

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 초파리에서 24시간 수면 주기를 결정하는 새로운 ‘생체시계’ 유전자를 찾았다.

울산과학기술원(UNIST)은 이종빈·임정훈 생명과학과 교수팀이 ‘부지런(busy-run) 초파리’에서 ‘Tango10’ 유전자 변이를 발견하고, 신경생물학적 원리를 알아냈다고 22일 밝혔다.

울산과학기술원의 임정훈 교수(왼쪽)와 이종빈 연구교수(오른쪽).(사진=울산과학기술원)

생명체는 낮과 밤의 환경변화에 대응해 24시간 주기 생체시계를 가지고 있다. 잠을 자는 것부터 뇌의 기능, 신진대사도 이를 통해 조절된다.

임정훈 교수 연구팀은 지난 10년 전 노랑 초파리 돌연변이체를 찾던 중 ‘Tango10’ 유전자에 변이가 나타난 ‘부지런’ 초파리를 발견하고, 잠을 매우 적게 자는 초파리의 특성에 착안해 ‘부지런하다’를 어원으로 이름을 지었다.

Tango10 유전자가 고장 나면 시간 정보를 뇌 속 다른 신경 세포에 전달해 모든 신경세포가 같은 주기를 갖도록 하는 신경 세포인 ‘페이스메이커 신경세포’가 흥분 상태를 유지해 주기적인 수면을 방해한다.

실험 결과, 돌연변이 초파리의 페이스메이커 신경 세포는 생체시계를 동기화하는 기능이 망가져 있었다. 다른 세포들의 생체 시계를 동기화하기 위해 신경말단에서 분비되는 물질인 PDF 신경펩타이드도 정상적이지 않았다.

연구팀은 Tango10 유전자가 단백질 유비퀴틴화를 매개해 페이스메이커 신경세포의 기능과 수면 조절에 관여한다는 사실을 확인했다.

특히 Tango10 유전자가 페이스메이커 신경세포의 흥분성을 제어하고, 이 흥분성을 통해 시간 정보를 전달하는 신경조절 펩타이드인 PDF의 분비를 조절해 24시간 주기성 행동을 한다는 것을 증명했다.

임정훈 교수는 “Tango10 유전자는 이 톱니바퀴가 돌아가 실제 시곗바늘이 움직이는 과정에서 중요한 역할을 하는 유전자”라며 “Tango10-Cullin3에 의해 실제 분해되는 표적 단백질을 찾고, 인간의 일주기 수면 장애와의 관련성을 추가로 규명하면 수면 장애 치료에 대한 단서를 찾을 수 있다”고 말했다.

연구는 라비 알라다 미국 노스웨스턴대 교수팀과 함께 진행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘미국 국립과학원회보’에 23일자로 게재될 예정이다.