KIST, 미결로 남은 뇌 질환 ‘헌팅턴병’ 장애 원인 밝혀

시냅스 형성에 중요한 역할 하는 단백질 활성 감소가 원인

아직 치료법이 발견되지 않은 퇴행성 뇌질환 ‘헌팅턴병(Huntington’s disease)’의 뇌 기능 장애 원인이 밝혀졌다. 이를 토대로 불치병에 가까웠던 헌팅턴병의 치료 가능성이 제기됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 성지혜, 류훈 뇌과학연구소 책임연구원 연구팀이 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(국소부착키나제, Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 26일 밝혔다.

헌팅턴병은 헌팅턴 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌 질환이다. 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 성격 변화, 치매 증상을 일으키며 사망에까지 이르게 한다. 보통 40세 전후에 발병한다.

이 질환은 치료법이 개발되지 못했다. 지금까지 연구된 내용에 따르면 헌팅턴병은 뇌 기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작해 시간이 지나면서 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴돼 증상을 일으킨다. 하지만 진행 과정 중 뇌 기능 장애가 어떻게 발생되는지는 아직 정확히 밝혀지지 않았다.

이번 KIST 연구 성과는 헌팅턴병의 장애 전기를 파악할 수 있는 가능성을 보여준 사례다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수다. 그만큼 이 단백질은 뇌 기능에 중요한 역할을 한다.

KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다고 밝혔다. 이 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 측정해 검증했다고 부연했다.

FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 성분인 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경으로 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅턴 단백질과 비정상적으로 결합하면서 세포막 내에 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 이러한 비정상적 PIP2 분포는 헌팅턴병 초기 뇌 기능 장애의 원인이 된다. FAK 단백질 활성을 저해해 정상적인 시냅스 기능을 방해하기 때문이다.

성지혜 책임연구원은 “이번 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행 과정에서 뇌 기능 장애 회복을 위한 치료 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 

류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지인 ‘신경병리학회보(Acta Neuropathologica)’ 최신호에 게재됐다.