시냅스 조절하는 핵심단백질 구조 최초 규명
자폐증 등 뇌정신질환 치료 적용 기대
윤병기 기자 기사입력  2017/07/07 [10:06]
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【후생신보】 김호민 교수(한국과학기술원)·고재원 교수(대구경북과학기술원) 연구팀이 신경세포 연결을 조절하는 핵심단백질인 MDGA1의 3차원 구조를 최초로 규명하여 시냅스 발달을 조절하는 메커니즘을 제시하였다고 미래창조과학부(장관 최양희)는 밝혔다.

 

뇌는 많은 신경세포로 이루어져 있고, 두 신경세포가 연접하면서 형성되는 시냅스라는 구조를 통해 신호를 전달하면서 그 기능을 수행한다.

 

대표적인 시냅스 접착 단백질로 알려진 뉴롤리진(Neuroligin)*과 뉴렉신(Neurexin)은 상호작용을 통해 흥분성 시냅스(excitatory synapse)*와 억제성 시냅스(inhibitory synapse)의 발달 및 기능을 유지한다.
   

연구팀은 뉴롤리진(Neuroligin)과 뉴렉신(Neurexin)의 결합을 조절하는 MDGA1의 3차원 구조와 억제성시냅스(inhibitory synapse)의 형성을 저해하는 메커니즘을 최초로 규명했다.

 

억제성 시냅스(inhibitory synapse)에서 MDGA1과 뉴렉신(Neurexin)은 경쟁적으로 뉴롤리진-2(Neuroligin-2)와 결합을 할 수 있으나, 뉴렉신(Neurexin) 보다 더 강한 결합 친화도를 가진 MDGA1이 우선적으로 뉴롤리진-2 (Neuroligin-2)와 결합하여 뉴롤리진2(Neuroligin-2)/MDGA1 복합체를 만들어 뉴롤리진2(Neuroligin-2)/뉴렉신(Neurexin) 결합을 방해함으로써 억제성 시냅스 발달을 조절하고 있음을 밝혔다.
 

또한 흥분성 시냅스(excitatory synapse)와 억제성 시냅스(inhibitory synapse)의 대표적인 시냅스 접착단백질인 뉴롤리진-1(Neuroligin-1)과 뉴롤리진-2 (Neuroligin-2) 대한 MDGA1의 선택적 결합을 이해하기 위하여 생체외(in vitro)와 생체내(in vivo) 단백질 결합실험을 각각 수행하였다. 그 결과 실험용 쥐의 뇌에서는 MDGA1이 억제성 시냅스(inhibitory synapse)에 존재하는 Neurolgin-2에만 선택적으로 결합하여 억제성 시냅스(inhibitory synapse) 발달에 선택적으로 작동함을 규명했다..

 

김호민 교수는 “이번 연구성과는 단백질 구조생물학과 신경생물학의 유기적인 협력 연구를 통하여 시냅스 발달 조절에 핵심적인 MDGA1의 구조와 작용 메커니즘을 규명하였다는데 의미가 있다. 시냅스 단백질들의 기능 이상으로 나타나는 다양한 뇌정신질환의 발병 메커니즘을 폭넓게 이해하는 밑거름이 될 것이다. 향후 뇌신경·뇌정신질환 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다.

 

김호민 교수(한국과학기술원)·고재원 교수(대구경북과학기술원)의 연구 내용은 신경생물학 분야 국제학술지 뉴런(Neuron) 6월 21일자에 게재됐다.(논문명 : Structural Insights into Modulation of Neurexin-Neuroligin Trans-synaptic Adhesion by MDGA1/Neuroligin-2 Complex)
 

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