[엠디데일리] 국내 연구진이 대뇌신경계 신경세포의 조울증 유발과 관련한 중심 단백질의 핵심(Hub) 역할을 규명하였다.
[용어해설] [▲조울증 : 우울증과 조증의 증상이 반복적으로 나타나는 것이 특징인 기분장애 (mood disorder)의 일종으로, 감정조절에 이상이 생겨 지적 활동은 물론 일상생활까지 심각한 영향을 미치는 신경정신질환.]

한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부 뇌과학원천기술개발사업의 지원을 받은 장성호 교수팀(서울대학교)이 신경정신질환에 중요한 영향을 미치는 단백질 nArgBP2의 이상 발현이 흥분/억제신경전달의 불균형을 유발하여 조울증의 원인이 됨을 밝혔다.
[▲nArgBP2 : 이 단백질의 결핍이 동물모델에서 인간 조울증의 행동증세와 유사한 증세를 유발한다고 알려졌으나 어떤 메커니즘으로 조울증을 유발하는지는 전혀 알려져 있지 않았음.]

이번 연구 결과는 다학제 분야의 세계적인 학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 5월 25일자로 게재되었다.

시냅스, 액틴세포골격 조절 단백질들 중 하나인 nArgBP2의 신경계 내 결핍이 조울증 등 신경정신질환과 유사한 증상을 유발한다는 연구결과는 기존에 있었다.
[▲시냅스 : 신경연접으로 불리며 뉴런 상호간 또는 뉴런과 다른 세포 사이의 신경전달이 이루어지는 접합부위이다. 시냅스는 신경신호를 받는 뉴런을 흥분시키는 흥분성 시냅스와 억제시키는 억제성 시냅스로 구분된다.
▲액틴세포골격 : 세포내 골격구조의 일종으로 세포내 물질이동, 세포이동성, 세포 구조변이에 필수역할을 한다. 신경세포에서는 시냅스의 기능을 조절하는 골격구조로 특히 흥분성 시냅스가 맺어지는 수상돌기가시(dendritic spine)를 구성하는 주요 골격구조이다.]

그러나 nArgBP2가 어떠한 메커니즘을 통해 시냅스 액틴세포골격 활성에 영향을 미치는지 또한 이를 통하여 어떻게 조울증 등 신경정신질환 증상을 유발하는지는 정확히 밝혀지지 않았다.

이에 장성호 교수팀은 nArgBP2의 발현이 선택적으로 흥분성 시냅스 (excitatory synapse) 형성에 이상을 끼쳐 조울증을 유발한다는 것을 발견했다.

흥분성 시냅스는 신경세포에 구성된 수상돌기 표면의 수상돌기가시에 형성된다.
[▲흥분성시냅스 : 흥분성 시냅스는 뉴런으로부터 흥분성 신경전달물질이 방출되어 신호를 받는 뉴런의 활성을 증가시키고, 반대로 억제성 시냅스는 연결된 뉴런의 활성을 억제 한다. 따라서 신경계는 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스 사이의 균형조절을 통하여 전체신경계의 활성도를 조절한다.
▲수상돌기가시(dendritic spine) : 시냅스에서 신경전달을 보내는 것이 한 뉴런의 축삭돌기이고, 받는 것이 다른 뉴런의 수상돌기이며, 이중 흥분성 시냅스는 수상돌기에 나와 있는 짧은 옹이모양의 구조인 수상돌기가시에 생성된다. 특히 수상돌기가시는 신경활성도에 따라 역동적으로 형태가 변화하며 이를 통하여 시냅스의 구조와 기능 변화를 매개한다.]

nArgBP2의 발현이 억제된 신경세포에서는 액틴세포골격의 활성을 비정상적으로 증가시켜, 비정상적인 형태의 수상돌기가시가 형성된다.

이는 흥분성 시냅스 형성 과정에서 흥분/억제신경전달의 불균형을 유발함으로서 조울증 같은 신경정신질환을 유발시킨다.

장성호 교수는 “이번 연구는 조울증 환자에서 관찰되는 시냅스 기능 이상이 어떻게 발생하는지에 대한 새로운 발견이다. 이 조울증 연구를 바탕으로 nArgBP2가 관련되는 것으로 알려진 강박증, 자폐증 등 뇌질환모델의 구축을 통하여 진행되는 후속 연구가 신경정신질환에 대한 새로운 진단법과 치료법 개발의 발판이 될 것이다.”라고 연구의 의의를 설명했다.

△논문명 : nArgBP2 regulates excitatory synapse formation by controlling dendritic spine morphology
△저자 정보 : 장성호 교수(공동교신저자, 서울대), Gianluca Cestra (공동교신저자, 로마대학), 정지혜 교수 (공동저자, 건국대), 이상은 박사과정생 (제1저자, 서울대), 김윤주 박사( 공동저자, 한의학연구원), 한정규 박사과정생 (공동저자, 서울대), 박호용 박사과정생 (공동저자, 건국대), 이웅휘 석사과정생 (공동저자, 서울대), 나명수 박사과정생 (공동저자, 서울대), 정수민 석사과정생 (공동저자, 서울대)