대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 고재원 뇌·인지과학전공 교수, 엄지원 교수 공동연구팀이 뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보 표적을 발견했다고 21일 밝혔다. 불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발을 위한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다.
시냅스는 신경정보를 빠르고 정확하게 전달하는 특별한 창구로 작동하며 모든 뇌기능을 관장한다. 시냅스는 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 구분되는데 이들 시냅스는 뇌기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 서로 길항적으로 작용해 신경회로 네트워크 균형을 유지한다. 특정 영역 억제성 시냅스가 망가지면 기억력 감퇴, 자폐증, 우울증 등이 발생한다.
공동연구팀은 지난 2016년 억제성 시냅스 단백질(IQSEC3)을 최초 발굴한데 이어 지난해 IQSEC3가 기억, 학습 등 뇌의 고등기능을 매개하는 부위인 해마 치아이랑의 신경회로 활성과 소마토스타틴 펩타이드 양을 조절, 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다. 이러한 연구결과를 바탕으로 이번 연구에서는 IQSEC3 단백질이 외부자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자 영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경전달을 조절함을 증명했다.
연구팀은 또 화학유전학 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위인자인 IQSEC3 작동경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절함을 규명했다. 특히 IQSEC3 단백질이 신경세포 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA) 분비를 촉진해 해마 내 네트워크 활성 조절을 통한 특정 행동을 제어하는 신규 메커니즘을 제시했다.
고재원 교수는 “IQSEC3이 흥분성과 억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명, 불안장애 등 뇌 정신질환 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.
이번 연구성과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 국제학술지 '셀 리포트'에 20일자 온라인 게재됐다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단 '뇌과학원천기술개발사업', '중견연구사업', 그리고 대구경북과학기술원 '미래선도형특성화연구' 지원을 받아 수행됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
