최정미 아주대 의대 해부학교실 연구교수팀(서해영 명예교수)이 ‘Go 단백질’을 이용 뇌전증, 우울증 등의 신경질환 치료제 개발 가능성을 제시했다.

   최정미 아주대 의대 해부학교실 교수(왼쪽), 서해영 명예교수

대마초 성분이 결합하는 카나비노이드 수용체 CB1R(cannabinoid receptor type I)는 신경계 시냅스에서 신경전달물질의 방출을 억제해 신경 회로의 항상성 유지에 핵심적인 역할을 담당한다. 연구팀은 Go 단백질이 ‘CB1R-의존적 신경 회로 조절’의 핵심 인자임을 처음으로 밝혔다.

CB1R이 매개하는 신경 회로의 항상성이 유지되지 못하면, 신경전달물질 방출이 과도하게 증가해 신경 회로의 불균형을 초래한다. 이는 신경 과흥분 상태로 이어져 발작과 시냅스 가소성(뇌가 변화하고 적응하는 능력) 손상을 유발하며, 소뇌에서 보행실조(ataxia), 대뇌에서는 뇌전증(epilepsy) 등과 같은 신경질환으로 발전할 수 있다.

연구팀은 동물실험을 통해 소뇌에서 Go 단백질을 선택적으로 제거하고, 프로테오믹스(proteomics) 기법을 활용하여 Go 단백질과 상호작용하는 단백질들을 확인했다. 이를 통해 효소 활성을 가지지 않지만 신호 복합체의 형성 및 시냅스 조절에 중요한 역할을 하는 Go 단백질의 기능을 입증했다.

그동안 Go 단백질은 뇌에서 GPCR(G 단백질 연결 수용체)과 가장 많이 결합하는 단백질로 알려짐에도 불구하고, 기술적 한계로 인해 구체적인 역할이 명확히 밝혀지지 않았다.

최정미 연구교수는 “Go 단백질의 변이가 조기 영아성 뇌전증성 뇌병증(DEE17)을 유발한다고 알려져 있으며, Go 단백질이 도파민, 세로토닌 등 다양한 신경전달물질과 결합한다는 점을 볼 때, 향후 Go 단백질을 이용한 뇌전증, 우울증 등의 신경질환 치료제 개발이 기대된다”고 말했다. 

서해영 명예교수는 “그동안 알려져 있지 않은 Go 단백질의 새로운 분자적 역할을 밝혀냄으로써 치료가 힘든 신경전달 이상과 관련된 질환을 치료할 수 있는 새로운 타깃을 발굴했다는 점에서 의의가 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 미국 국립환경보건과학연구소(NIEHS)의 Birnbaumer 박사가 개발한 동물모델을 활용해 김상적 서울대 의대 생리학교실 교수 및 윤종혁 한국뇌연구원 박사가 협력해 진행됐다.

연구논문은 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, IF 9.4) 최근호에 ‘CB1R activates the epilepsy-associated protein Go to regulate neurotransmitter release and synaptic plasticity in the cerebellum’(CB1R은 뇌전증과 연관된 단백질인 Go를 활성화하여 소뇌에서 신경전달물질 방출과 시냅스 가소성을 조절한다)’는 제목으로 게재됐다.