(내외방송=정지원 과학전문 기자) 신경전달물질의 분비를 조절하는 핵심 단백질이 발견돼 앞으로 다양한 정신질환이나 만성통증 등 신경성 질병 치료에 실마리를 찾을 수 있을 것으로 보인다.

DGIST(대구경북과학기술원)은 23일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "서병창 뇌과학과 교수 연구팀이 신경세포 말단에서 신경전달물질의 분비를 조절하는 중요한 단백질인 '전압의존성 칼슘채널'의 활성에 대한 분자적 원리를 규명했다"고 밝혔다.

신경세포의 축삭(신경세포를 구성하는 가늘고 긴 섬유) 말단에서 신경전달물질의 분비를 조절하는 'Ca_v2.2' 채널은 신경세포 간 신호 전달에 중요한 역할을 수행한다.

Ca_v2.2 채널은 칼슘이온의 유입을 조절하는 전압의존성 칼슘채널이다.

만약 이 채널의 활성 조절에 문제가 생기면 조울증이나 정신분열증, 자폐증 같은 정신질환이나 뇌전증과 만성통증 등이 발생하는 것으로 알려졌다.

인지질(세포나 기관을 싸고 있는 막의 주요 성분)은 세포막을 형성하는데, 인지질 중 하나인 PIP₂가 전압의존성 칼슘채널의 활성에 중요한 역할을 한다.

하지만, 복합한 구조 탓에 PIP₂가 어떻게 칼슘채널의 활성을 조절하는 원리가 아직까지 명확하게 밝혀지지 않았다.

연구팀은 PIP₂가 전압의존성 칼슘채널의 보조 소단위체인 β2 단위체의 세포막 결합 유무에 따라서 어떻게 Ca_v2.2의 활성을 조절하는지를 규명한 적이 있다.

이를 활용해 Ca_v2.2 채널과 β2 단위체의 다양한 변이 모델들을 만들어 전기생리학 기법으로 확인했더니 Ca_v2.2 채널에서 β2 단위체가 결합하고 있는 'Ⅰ-Ⅱ loop'와 전압 감지 도메인 중 하나인 'S4_Ⅱ'에 PIP₂가 각각 결합해 채널의 활성을 조절한다는 것이 발견됐다.

뿐만 아니라 β2 단위체를 응용해 Ca_v2.2 채널의 Ⅰ-Ⅱ loop에 인위적으로 PIP₂의 결합을 조절할 수 있는 시스템을 개발해 실시간으로 Ca_v2.2 채널의 활성을 조절할 수 있다는 것도 확인됐다.

박천규 박사가 제1저자로, 서병창 교수가 교신저자로 참여한 이 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 생명과학 분야 국제학술지인 'eLife'에 지난 14일 온라인 게재됐다(논문명: Molecular basis of the PIP₂-dependent regulation of Ca_v2.2 channel and its modulation by Ca_v β subunits).

정지원 기자 jiwon0833@nwtn.co.kr 다른기사 보기