언어 배우는 '발달기' 관여하는 단백질 찾았다

신경세포 돌기의 성장과 발달을 돕는 새로운 단백질이 발견됐다. 신경회로를 잇는 신경세포 돌기는 새로운 언어를 배우거나 뇌의 특정 영역을 다쳤을 때 성장·재조직을 통해 신경회로를 재구성한다.
26일 UNIST 생명과학과 김재익·임정훈 교수팀은 'mtIF3' 단백질이 뇌 신경세포(뉴런) 발달에 관여한다고 밝혔다. 이 단백질은 신경세포 성장원뿔 발달에 필요한 막대한 에너지 공급을 촉진하는 역할을 한다. 성장원뿔은 신경세포 축색돌기의 성장 방향을 잡아주는 조직이다.
mtIF3 단백질은 미토콘드리아 번역 조절을 통해 이러한 기능을 수행한다. 미토콘드리아 번역은 미토콘드리아 안에 자체 암호화된 단백질이 합성화되는 과정을 의미한다. 이렇게 번역된 단백질은 에너지 합성 과정에 쓰인다.
연구팀은 "이번 연구로 신경세포 말단에서 미토콘드리아를 즉각적으로 조절하는 분자 기전을 발견했다"고 밝혔다.
이번 연구에는 자체 개발한 형광 센서 기술이 사용됐다. 미토콘드리아 번역에 필요한 두 물질이 만나면 형광이 방출되고, 미토콘드리아 번역이 활성화될수록 형광의 세기도 더욱 커진다. 연구 결과 신경세포 말단에서 mtIF3 단백질을 합성했을 때 형광 센서에서 검출된 형광빛의 세기가 강해졌다. 또 이 단백질을 억제했을 때는 신경세포 발달도 억제됐다.
연구팀은 "환경과 에너지 수요의 변화에 따라 세포핵 단백질 합성과 미토콘드리아 단백질 합성이 어떻게 세포 기능을 조절하는지를 밝히는 다양한 연구에 형광 센서 기술을 응용할 수 있을 것"이라고 설명했다.
지난해 작고한 고 민경태 UNIST 생명과학과 교수 연구팀이 실험을 설계했다. 민 교수가 공동 교신저자로 이름을 올린 이번 연구결과는 생명과학분야 주요 학술지인 비엠씨 바이올로지에 지난 7일 발표됐다.
[정희영 기자]