연구성과

생명 김태경 교수팀, 자폐성 장애 원인 유전자 발현 억제 가능할까?

2021-05-20 392

[POSTECH–단국대 공동연구팀, 취약 X 증후군과 BET 계열 단백질 간의 기능적 상관관계 규명]

자폐성 뇌발달장애나 지적장애 등은 다양한 유전자의 변이로 발현하게 되는 것으로 알려져 있다. 자폐증과 연관이 있는 취약 X 증후군(Fragile X syndrome)은 긴 얼굴, 큰 발 등 신체적 기형뿐 아니라 언어발달 지연, 사회성 결핍, 과잉행동 같은 발달장애를 수반하는 경우도 있다. 최근 한 연구팀이 이런 취약 X 증후군의 증상을 완화할 수 있는 새로운 방법을 제시했다.

생명과학과 김태경 교수, 김승균 연구교수 연구팀은 단국대 생명과학부 강근수 교수팀과의 공동연구를 통해 암이나 면역 관련 질병의 발현에 관여하는 BET 단백질들의 기능적 이상이 중증 자폐증과 연관 있는 취약 X 증후군에 영향을 끼친다는 사실을 밝혔다. 또한, BET 단백질들의 기능을 선택적으로 조절함으로써 자폐 증상을 완화시킬 수 있음을 실험을 통해 확인했다. 이 연구성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 19일자에 게재됐다.

BET 계열 단백질들(BRD2, BRD3, BRD4, BRDt)은 유전자의 발현을 통제하는 후성유전체 조절인자로 다양한 암세포 및 면역 관련 질병 발현에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.

연구팀은 중증 자폐증과 연관성이 있는 취약 X 증후군 역시 BET 계열 단백질들과 관계가 있을 것으로 보고, BRD2, BRD3, BRD4 모든 인자들의 독립적이면서도 상호보완적인 기능과 작용 원리에 대해 종합적으로 분석했다.

연구팀은 정상 신경세포(뉴런)에서 BET 조절인자의 발현 또는 기능을 선택적으로 억제한 후 일어나는 변화를 다양한 최신 유전체 분석기법을 활용해 BET 계열 단백질들이 지닌 전사 조절 기능*1의 유사성 또는 특이성을 세포 수준에서 밝혔다. 더 나아가 동일한 분석시스템을 취약X증후군의 생쥐 모델에 적용하고 행동실험과 병행하여 분석한 결과 BET 단백질들의 기능적 이상이 증후군 증상발현과 관련있음을 확인했다.

이 BET 단백질들 각각의 기능을 선택적으로 조절하는 분자적 기법을 적용 하면, 심각한 부작용을 피할 수 있는 동시에 자폐증과 같은 질병의 원인 규명과 치료 방법을 효과적으로 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

김태경 교수는 “지금까지 치료법이 제대로 확립되지 않은 취약 X 증후군의 분자적 치료법 개발에 새로운 접근법을 제시했다”며 연구의 의미를 설명했다. 또한, “중증 자폐증 치료에 있어 BET 단백질들 각각의 독립적인 기능과 성질을 선택적으로 조절하는 방법이 훨씬 더 효율적 일 수 있다”고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단, 미국 사이먼스재단(Simons foundation for autism research)의 지원으로 수행됐다.
 


1. 전사 조절 기능
전사 (transcription)는 DNA 상의 유전정보가 단백질로 발현되기 위해 거쳐야 할 중간 단계로서 RNA 중합효소 (RNA polymerase)에 의해 DNA에 저장된 유전자 정보를 전령 RNA (mRNA)에 옮기는 과정이다. 단백질은 이 mRNA를 해독 (translation)함으로써 만들어지게 된다. 유전자의 전사는 세포의 생존 및 기능에 필수적이서 다양한 메커니즘에 의해 작동이 조절된다.