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뇌를 구성하는 대표적 세포는 신경세포와 성상교세포이다. 신호 전달이 이루어지는 신경세포가 활성화되기 위해서는 주변의 성상교세포가 스펀지처럼 포타슘 이온을 흡수해야 한다. 그러나 지금까지는 포타슘 이온이 어떤 통로를 통해 이동하는지 알 수 없었다.
포타슘 이온은 농도가 급증하면 심한 경우 발작이나 경련 등이 일어나고 농도가 낮아지면 우울증이나 불안장애를 발생시킨다.
공동연구팀은 포타슘 이온의 이동통로를 밝히기 위해 갓 태어난 생쥐의 뇌에서 성상교세포를 분석해, 트윅(TWIK-1)과 트렉(TREK-1) 2개의 이온통로만이 존재함을 알 수 있었다. 연구진은 이들 2개의 이온 통로가 포타슘 스펀지 역할의 핵심이라 가정하고 연구를 했다.
그 결과 2개의 이온통로들은 개별적으로 작용할 때는 기능할 수 없다는 것을 확인했다. 이는 하나의 이온통로가 하나의 특성을 갖는다는 공식을 깨고 다른 종류의 단백질이 결합해 다양한 다른 역할을 수행할 수 있다는 가능성을 보여준 것이다.
공동연구팀은 이와 함께 이번에 발견한 이온통로가 글루타메이트가 배출되는 통로라는 사실도 발견했다. 글루타메이트는 세포간에 신호를 전달하는 뇌의 핵심요소이다.
KIST 황 박사(논문 1저자)는 “이번 연구를 통해 포타슘 스펀지 역할의 이온통로를 확인했고 포타슘이온 농도의 조절실패로 인한 뇌전증, 우울증, 불안장애 등의 신경계 질환에 대한 새로운 치료 가능성을 제시할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 세계적인 연구센터 개발사업 (WCI)과 선도연구센터지원사업 (MRC)의 일환으로 수행됐다. 연구 논문은 ‘네이처 출판 그룹’이 발간하는 국제학술지인 ‘Nature Communications’ 온라인 판 지난 5일자로 게재됐다.
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