알츠하이머병, 파킨스병 등 퇴행성 뇌질환 연구와 진단 길 열어
'신경세포'만 정확하게 찾아 형광으로 염색하는 'NeuO(뉴오)'의 비밀이 드디어 풀렸다.
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| ▲ 포스텍 화학과 장영태 교수. [포스텍 제공] |
포스텍은 화학과 장영태 교수 연구팀이 한국뇌연구원 신경회로 연구그룹 김범수 박사 연구팀과 함께 신경세포에 대한 'NeuO'의 선택적 염색 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다.
이 연구는 국제 화학 권위지인 '앙케반테 케미'에 게재됐다.
지난 2015년 처음 개발된 분자 NeuO는 동물의 살아있는 신경세포만을 염색하는 독특한 형광물질로, 이미 상업적으로 판매되며 세계 연구자들이 널리 활용하고 있다.
그러나, NeuO가 어떻게 뇌 속 신경세포만 골라 형광을 내는지 그 원리는 오랫동안 수수께끼로 남아 있었고, 응용에도 한계가 있었다.
이 비밀을 밝히기 위해 연구팀은 네 가지의 가설을 세우고 가설을 하나씩 검증한 결과, NeuO의 선택적 염색 메커니즘은 '신경세포 안에서만 특정 효소에 의해 구조적 변형을 겪는다'라는 가설로 설명됐다.
연구팀은 NeuO 오직 신경세포 내부에서 'PAK6(단백질 인산화 효소)'에 의해 특수한 화학적 변화를 겪는다는 사실을 밝혀냈다.
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| ▲ 그림은 NeuO가 신경세포 내에서 PAK6 인산화 효소에 의해 인산화되어, 형광이 증가되고 신경세포 내 분자의 축적을 촉진하는 것을 나타냄. [포스텍 제공] |
'인산화'라고 불리는 이 화학반응은 단백질이나 분자에 인산기가 결합하는 과정이다. NeuO는 이 인산화 과정을 거치면서 형광이 더 강해지고, 세포 밖으로 빠져나가지 않고 신경세포의 내부에 머물게 된다.
즉, NeuO가 신경세포 속 특정 효소와 만나 '빛을 내는 분자'로 변환되어 세포 안에 축적되면서 형광성이 높아지는 것이다.
장영태 교수는 "이번 연구는 살아있는 뇌 속 신경세포를 세포 특이적 효소 활성에 기반해 더욱 정밀하게 추적·연구할 수 있는 길을 열었다"며 "알츠하이머병, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌 질환 진단에 활용할 신경세포 염색법 개발에도 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr
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