기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 김은준 시냅스 뇌질환 연구단장팀이 'TANC2 단백질' 결손의 자폐 및 뇌 발달장애 유발 매커니즘을 규명했다고 11일 밝혔다. 이로써 TANC2 유전자 돌연변이에서 기인한 자폐 및 뇌 발달장애 치료제 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.
자폐증은 뇌 발달장애의 한 종류다. 뇌 발달은 세포 내 다양한 신호전달 체계로 조절된다. 그중 'mTOR 신호전달'은 신경세포를 포함한 대부분 세포 발달과 기능을 제어한다. 여기에는 대사 장애, 뇌 발달장애 등 다양한 질환이 관련돼 있다고 알려져 있다. 그러나 신경계에서의 mTOR 조절 기전은 이제까지 알려진 바가 거의 없었다.
시냅스 뇌질환 연구단은 이전 연구에서 'TANC2 단백질'이 정상적인 뇌 발달에 필수적임을 규명했다. 이후 다양한 임상연구를 통해 TANC2와 자폐 및 뇌 발달장애 연관 가능성이 제기됐다. 다만 정확한 발병기전을 밝히지는 못했다. 이번 연구에서는 TANC2 단백질이 mTOR 단백질의 '직접 억제자(negative regulator)'로서 뇌 발달 및 기능을 조절함을 규명했다.
연구진은 TANC2 단백질과 mTOR 신호전달의 관계를 파악하고자 TANC2 발현이 절반으로 줄어든 자폐증 생쥐모델을 제작했다. 실험 결과 TANC2 단백질 결손이 mTOR 신호전달 단백질의 비정상적 과활성화로 이어져 시냅스 및 기억·학습 등의 뇌 기능이 저하됐다. 이때 mTOR 저해 약물인 라파마이신(Rapamycin)을 투여하면 시냅스 및 뇌 인지 기능이 정상으로 회복되었다. TANC2 단백질이 mTOR 신호전달 단백질을 저해해 뇌 기능을 조절한다는 의미다.
나아가 인체의 신경세포에서 TANC2가 줄어들면 mTOR 신호전달체계가 비정상적으로 활성화됨도 발견했다. 인간의 신경계에서도 TANC2가 mTOR 저해인자로서 뇌 발달 및 뇌 기능을 조절하는 것이다.
김은준 단장은 “이번 연구로 최근 자폐 및 뇌 발달장애의 원인으로 부상한 TANC2 유전자 변이의 발병 메커니즘을 밝혔다”며 “후속 연구를 통해 mTOR 신호전달 억제제를 TANC2 유전자 돌연변이에서 기인한 자폐 및 뇌 발달장애 치료에 활용할 수 있을 것”이라고 전했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
