성상교세포가 뇌속 영양물질을 재활용하는 기작 밝혀

  - 한국뇌연구원 박형주 박사, 국제학술지 ‘Scientific Reports’ 발표
  - 뇌세포 조력자를 이용한 우울증, 알츠하이머병 치료전략 개발 기대  


한국뇌연구원은
신경 · 혈관단위체 연구그룹의 박형주 박사 연구팀이
‘뇌세포의 숨은 조력자’로 불리는 성상교세포(Astrocyte)*가
뇌유래신경영양인자(BDNF)*를 재활용하는
기작을 발견했다고 6일 밝혔다.


  *  뇌유래신경영양인자(Brain Derived Neurotrophic Factor, BDNF)
    : 뇌와 신경계에서 신경세포(neuron)의 건강을 유지하고 기능을 향상시키는 단백질

  *  성상교세포(Astrocyte)
   : 별 모양을 하고 있는 교세포(glia cell). 신경세포를 돕고, 뇌 환경을 관리하며,
    손상된 신경조직을 복구하는 등 학습과 기억에 매우 중요함


나무가 잘 자라기 위해서는 물과 비료가 필요한 것처럼,
신경세포(neuron)가 잘 자라고 건강하게 유지되려면 신경영양인자(BDNF)가 꼭 필요하다.
신경세포가 분비하는 신경영양인자(BDNF) 중 일부가
성상교세포에 흡수되고 재활용된다는 사실은 알려져 있지만,
구체적인 기전은 아직 밝혀져 있지 않다.


박형주 박사 연구팀은
성상교세포가 흡수한 신경영양인자(BDNF)가
작은 주머니 형태의 구조물인 세포외소포에 담겨
재분비되는 과정을 연구해,
세포외소포가 방출되는 기작과 이 현상을 조절하는
단백질의 기능을 밝혀냈다.


연구팀은
나노 크기의 반도체 입자인 양자점(Quantum Dot, QD)으로 표지한
BDNF(QD-BDNF)를 사용해 실험한 결과,
세포가 사용하는 에너지 물질인 ATP(아데노신 삼인산)의 자극에 반응해
성상교세포가 세포외소포를 방출하며,
이 과정에서 신경영양인자(BDNF)도 함께
외부로 분비된다는 사실을 발견하였다.


또한,
성상교세포의 신경영양인자(BDNF) 재분비 과정에
Vamp3 단백질*이 관여한다는 연구팀의 선행 연구결과를 바탕으로,
이번에는 Vamp3 단백질의 발현을 억제한 성상교세포에서
Vamp3 단백질의 구체적인 기능을 분석하였다.


  *  Vamp3 단백질
   : 세포 내부에서 물질의 이동과 외부 분비를 조절하는 SNARE 단백질의 한 종류


그 결과,
Vamp3 단백질의 발현이 감소하면
신경영영인자(BDNF)가 성상교세포 내부의 소포에 축적되지만
외부로는 방출되지 않아,
Vamp3 단백질이 성상교세포의 재활용 기작에
핵심 역할을 하는 조절자라는 것을 확인하였다.


교신저자인 박형주 박사는
“뇌의 건강은 신경세포뿐 아니라
 성상교세포처럼 뒤에서 돕는 세포들의 협력으로 유지된다”면서

“성상교세포가 신경영양인자를 재활용하는 기작을 상세히 이해하게 되면,
 우울증, 알츠하이머병, 파킨슨병 등
 신경계 질환의 새로운 치료 전략 개발에
 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.


한국뇌연구원 한정호 연구원이
제1저자로 참여한 이번 연구는
국제학술지 ‘Scientific Reports’ 최신호에 게재되었다.

 
  *  (논문명) Recycling of endocytic BDNF through extracellular vesicles in astrocytes
  *  (저자) 한정호(연구원, 제1저자), 박형주(교신저자)