KAIST "파킨슨병 신경염증 조절에 RNA 편집이 중요 역할 규명"

파킨슨병의 핵심 원인 중 하나인 신경염증 조절에 RNA 편집 효소가 핵심 역할을 한다는 사실을 국내 연구진이 세계 최초로 규명됐다. 파킨슨병은 알파시누클린(α-synuclein) 단백질이 뇌세포 안에서 비정상적으로 응집돼 신경세포를 손상시키는 퇴행성 신경질환을 말한다.

KAIST는 뇌인지과학과 최민이 교수 연구팀이 영국 UCL 국립신경전문병원 연구소, 프랜시스 크릭 연구소와 공동연구를 진행해 뇌를 보호하기 위해 염증 반응을 일으키는 교세포(astrocyte)에 RNA 편집 효소인 에이다원(ADAR1)이 파킨슨병의 병리 진행에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 입증했다고 27일 밝혔다.

뇌인지과학과 최민이 교수. KAIST 제공

연구팀은 뇌 면역세포의 염증반응을 알아보기 위해 파킨슨병 환자에게서 유래한 줄기세포로 뇌의 신경세포를 돕는 교세포와 신경세포로 구성된 세포 모델을 만들었다. 또 파킨슨병의 원인이 되는 것으로 알려진 알파시뉴클레인(α-synuclein) 응집체를 처리한 후 뇌 면역세포의 염증 반응이 어떻게 변화하는지를 분석했다.

이 결과 알파시뉴클레인 응집체 초기 병리 형태인 알파시뉴클레인 단량체(oligomer)가 교세포 내 세포의 위험을 감지하는 통로(Toll-like receptor) 경로와 바이러스·병원균과 싸우는 면역 신호 네트워크인 인터페론 반응 경로를 활성화하는 것을 발견했다.

또 RNA 편집 효소인 에이다원이 발현하면서 기능과 구조 등 단백질 성질이 바뀌는 아이소폼으로 변형되는 것을 확인했다.

특히 이 과정에서 바이러스 감염 시 면역 반응을 조절하기 위해 기능을 발휘하던 에이다원의 RNA 편집 활동은 'A(아데노신)'를 'I(이노신)'로 바꾸는 일종의 유전자 명령 수정 작업('A-to-I RNA 편집')으로 이어졌다.

이는 RNA 편집 활동이 정상적인 상황이 아니라 염증을 일으키는 유전자에 비정상적으로 집중된 것을 의미한다.

이 현상은 환자 유래 줄기세포 분화 신경세포에서 뿐 아니라 실제 파킨슨병 환자의 뇌 부검 조직에서도 동일하게 관찰됐다. 이를 통해 RNA 편집 이상 조절이 교세포의 만성 염증 반응을 유도해 신경세포 독성과 병리 진행으로 이어질 수 있음을 직접적으로 입증할 수 있게 됐다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 신경 면역세포인 교세포 내 RNA 편집 조절이 신경염증 반응의 핵심 기전이라는 사실을 처음 밝혔다는 점에서 의의를 갖는다. 무엇보다 에이다원이 파킨슨병 치료의 새로운 타깃 유전자로 작용할 수 있음을 제시했다는 점에서 학계의 주목을 받는다.

최민이 교수는 "이번 연구는 단백질 응집에 따른 염증 반응 조절자가 RNA 편집이라는 새로운 층위에서 작동하는 것을 입증한 것으로 기존 파킨슨병 치료 접근 방식과는 전혀 다른 치료 전략을 제시할 수 있다"며 "앞으로 RNA 편집 기술은 신경염증 치료제 개발의 중요한 전환점이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 뇌과학선도융합, 우수신진연구사업과 KAIST의 대교 인지 향상 프로그램의 지원을 받아 수행됐다. 최민이 교수가 제1 저자로 참여해 진행한 이번 연구 성과는 지난 11일 사이언스 어드밴스드를 통해서도 소개됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr