KAIST, 노화 뇌에서 비정상 별아교세포 'APDA' 발견...뇌 인지 저하 원인 '가능성'

APDA 세포를3D 형상화한 이미지

국내 연구진이 새로운 뇌 인지 기능 저하 원인을 제시했다. 노화·치매 뇌 기억 중추(해마)에서 비정상적인 별아교세포가 생겨나는 것을 최초로 관찰해 이들이 신경 세포 연결점인 시냅스 숫자와 기능 유지에 악영향을 줄 수 있음을 밝혔다.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정원석 생명과학과 교수와 이은별 박사, 정연주 박사팀이 기존에 알려지지 않은 새로운 별아교세포를 발견해 '네이처 에이징'에 공개했다고 8일 밝혔다.

이들은 단기 기억을 저장한다고 알려진 해마에서만 노화 과정에서 생겨났으며, 이들 세포 내에는 '오토파고좀(autophagosome)'이 무분별하게 축적돼 있었다. 오토파고좀은 불필요한 단백질을 제거하는 자가포식 과정에서 생겨나는 주머니 형태 세포 소기관이다. 연구진은 새로 발견한 별아교세포를 '아프다(APDA)' 세포로 명명했다.

별아교세포는 미세 잔가지로 수만개 시냅스를 감싸고 있다. 글루타메이트, 가바(GABA) 등 신경 전달 물질과 다양한 이온 농도를 조절하는데, APDA 세포에서는 다양한 단백질들이 본래 위치에서 벗어나 오토파고좀에 갇혀 있는 현상이 발견됐다. 시냅스를 만들거나 제거하는 능력이 모두 상실된 것이다.

연구진은 자가포식 작용에 영향을 주는 다양한 기전을 연구한 결과, 노화가 진행될수록 해마 내 별아교세포에서만 엠토르(mTOR: 세포 성장과 분열을 조절하는 단백질 합성의 신호체계)와 프로테아좀(단백질 분해 효소 복합체) 활성도가 크게 감소함을 확인했다. 이렇게 만들어진 오토파고좀들이 원래는 리소좀에 의해 분해돼 제거되나, APDA 세포들은 리소좀 활성마저도 감소해 있음을 보였다.

연구진은 세포 내 단백질 항상성을 조절하는 mTOR, 프로테아좀, 리소좀이 노화에 따라 해마 내 별아교세포에서 감소하고 APDA 세포가 생겨난 것으로 봤다. 실제 노화가 없는 9개월령 쥐의 mTOR·프로테아좀을 감소시켰을 때 APDA 세포를 만들 수 있음을 확인했다.

연구진은 노화 뇌에서 발생하는 시냅스 손상 및 뇌인지 기능 저하가 APDA 세포에서 기인 할 수 있음을 제시했다. 치매에서 나타나는 인지 기능 저하에도 역할을 할 수 있음을 보였다.

연구팀은 이번 연구가 현재 노화를 극복하기 위해 엠토르를 전체적으로 억제하려는 현재 패러다임이 오히려 비정상적인 APDA 세포의 생성을 촉진할 수도 있음을 시사한다고 언급하며, 향후 연구에서는 노화 극복 방안이 세포 특이적으로 세분화돼야 함을 강조했다.

한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성재단과 치매극복연구개발사업단 도움을 받아 진행됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com

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