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인류의 역사는 질병과의 끝없는 투쟁으로 점철되어 왔다. 이러한 노력으로 많은 질병이 퇴치되었으나 현재까지도 많은 질환은 그 발병기전에 대해서 전혀 알려지지 않고 있다. 특히 많은 유전 질환들이 인류에 고통을 주고 있음에도 불구하고 질환의 발병 기전뿐만 아니라 원인 유전자조차도 분명히 밝혀지지 않은 상태이다. 본 연구실은 박사 후 연구원, 박사과정, 석사과정 학생 등 여러 구성원이 여러 유전질환의 원인을 밝히기 위해 함께 노력하고 있으며 그 중에서도 노인에게 가장 흔하게 발병하는 알츠하이머병과 그 외 파킨슨병, polyglutamine 관련 질환인 Spinocerebella Ataxia(SCA), 헌팅톤씨 병 등 퇴행성 뇌 질환의 공통적인 발병기전에 특히 관심을 두고 있다. 본 연구실은 각 퇴행성 뇌 질환의 특징적 단백질 응집체가 세포 사멸을 일으키는 기전을 연구하고 질환의 원인 유전자와 상호 작용하는 유전자를 발굴함으로써 뇌 질환의 발병 기전을 이해하고 궁극적으로 질병의 치료에 근거를 제시하는 것을 목표로 하고 있다.

퇴행성 뇌질환과 세포 내 단백질 응집체

파킨슨병 환자에게서 발견되는 inclusion body나 헌팅톤씨병 환자, SCA 환자에게서 발견되는 polyglutamine 응집체도 정상적인 구조를 가지지 못하게 된 단백질이 β-sheet 형태를 이루어 만들어지는데 이러한 응집체들은 세포 밖에 형성되는 아밀로이드플라크를 제외하면 모두 세포 내부에 존재한다고 알려져 있었다. 그러나 알츠하이머병의 경우에도 최근 세포 안에서 세포 사멸을 일으키는 아밀로이드 베타가 발견되면서 플라크 중심이었던 알츠하이머 연구의 패러다임이 급격히 변화하고 있다. 따라서 단백질 응집체를 형성하는 퇴행성 뇌 질환들 사이에는 세포 내 응집체가 Ubiquitin-Proteasome System(UPS)을 저해하고 산화적 스트레스를 일으키는 공통적인 세포 사멸 기작이 존재한다고 본다. 또한 아밀로이드 전구체 단백질(APP), α-Synuclein, Parkin, Huntingtin, Ataxin-1과 같은 질환의 원인 유전자와 상호 작용하는 유전자를 찾아 그 기능을 연구하고 있으며 이러한 노력이 퇴행성 뇌 질환의 발병 기전을 이해하는데 큰 도움을 줄 것으로 생각하고 있다

퇴행성 뇌 질환과 세포 사멸 기작.

알츠하이머병은 cortex와 hippocampus, 파킨슨병은 substantia nigra, SCA는 cerebellum 등 퇴화되는 부위는 각각 다르지만 신경 세포 사멸 현상이 나타난다는 것은 공통적인 현상이라고 하겠다. 질환을 유발하는 다양한 자극과 세포 사멸 원인을 제거하는 것이 퇴행성 뇌 질환을 예방하는 한가지 방법이라고 한다면 세포 내부의 네트워크를 조절하여 여러 자극에 의해 일어나는 세포 사멸 자체를 막는 것은 퇴행성 뇌 질환을 정복할 수 있는 방법이라고 할 수 있겠다. 따라서 세포 내부에서 일어나는 caspase-dependent, independent apoptosis에 중요한 역할을 하는 HtrA2/Omi 같은 유전자들의 기능을 연구하고 그 유전자들을 조절할 수 있는 방법을 개발하여 궁극적으로는 질환 치료에 도움이 되고자 한다.