눈의 망막(retina)에 존재하는 광수용체 세포(photoreceptor cells)에 위치한 돌연변이 단백질(mutated protein)로 인해 실명이 유도되는 기작을 규명한 새로운 연구 결과가 발표됐다. 이번 연구는 미국 워싱턴대학(Univ. of Washington)의 과학자들이 수행했으며 연구 결과는 학술지 "뉴론(Neuron)", 4월 11일자에 소개됐다.
눈에 발병하는 질병 가운데 색소성 망막염(retinitis pigmentosa)이라는 것이 있다. 이 질병은 눈의 광수용체 세포가 변하면서 서서히 사멸하기 때문에 발병한다. 그 결과로 질병 진행 초기에는 시력이 약화되다가 결국에는 완전한 실명에 이르는 경우까지 생길 수 있다.
색소성 망막염에 CNGA1이라는 단백질에 발생한 돌연변이가 동반된다는 사실은 이전부터 알려졌던 내용이다. 그러나 이 돌연변이 단백질로 인해 어떤 기작을 거쳐 색소성 망막염이 유발되는가는 지금까지 수수께끼로 남아 있었다. 이번 연구 결과에는 이에 대한 해답이 담겨 있다.
CNGA1 단백질과 이 단백질과 근친 관계에 있는 CNGB1이라는 단백질은 망막의 광수용체 외피 말단에 위치한다. 이 단백질들은 서로 상호작용을 나타내 이온 채널(ion channel)을 형성하고 이 채널을 통해 빛이 전기적인 신호로 변환되는 과정이 일어난다. 이 과정이 일어나야만 빛 신호가 뇌로 전달될 수가 있다.
CNGA1 단백질은 자체만으로 또는 CNGB1 단백질과 함께 이온 채널을 형성할 수 있다고 한다. 일단 형성된 이온 채널은 네 개의 아단위(subunit)로 구성된 상태를 보인다. 네 개의 아단위가 서로 모여서 채널이 형성되는 과정은 세포 안에서 진행되며 일단 세포 내에서 채널이 형성되면 광수용체 세포 표면으로 이동하는 과정이 뒤를 잇는다.
따라서 이온 채널이 정상적인 기능을 나타내기 위해서는 세포 안에서 아단위가 결합하는 과정과 얻어진 채널 복합체(channel complex)가 광수용체 표면으로 이동하는 과정 모두가 문제없이 진행되어야만 한다. 그러나 CNGA1 단백질을 구성하는 아미노산(amino acid) 가운데 일부에서 돌연변이가 동반될 경우에는 광수용체 세포 표면으로부터 CNGA1 단백질이나 아니면 CNGB1 단백질이 포함된 채널 복합체가 발견되지 않는다는 사실이 이번 연구를 통해 확인됐다.
이 같은 현상이 유도된 정확한 원인을 찾아내기 위해서 연구진은 일련의 실험을 시도했다. 그 결과 광수용체 세포 표면에서 문제의 단백질들이 나타나지 않는 이유가 돌연변이 CNGA1 단백질이 CNGB1 단백질과 결합을 형성하지 못하기 때문이라는 사실을 확인할 수 있었다.
흥미로운 사실 가운데 하나는 정상적인 CNGA1 단백질과 CNGB1 단백질 사이에 결합이 형성될 경우 CNGB1을 세포 표면으로 이동시키는 과정을 차단하는 신호를 교란시키거나 감추는 활성이 CNGB1에 가해진다는 것이다. 이 같은 내용은 CNGA1 단백질에 돌연변이가 유도되면 CNGA1 단백질과 CNGB1 단백질이 결합을 형성하지 못하면서 CNGB1에 문제의 신호가 전달되고 그 결과 CNGB1이 세포 표면으로 이동하는 과정까지 저해를 받을 수 있음을 가리킨다.
이번 연구 결과를 요약하면 CNGA1 단백질 돌연변이로 인해 빛 신호를 전기 신호로 변환시키는데 필요한 채널 복합체가 망막에 존재하는 광수용체 세포 표면으로 이동하지 못함으로써 실명이 유발된다는 설명이 가능하다. 그리고 이 같은 채널이 세포 표면에서 발현되지 못함으로써 2차적인 영향 때문에 광수용체 세포가 퇴화하는 과정이 뒤를 잇게 되면서 영구적인 실명이 초래된다.
이 같은 연구 결과를 통해 색소성 망막염을 효과적으로 치료하는데 유용한 단서를 찾을 수 있다. 앞서 밝혔듯이 CNGA1과 CNGB1 단백질 복합체는 CNGB1의 이동을 저해하는 신호를 교란시키거나 숨기는 신호를 발생시킴으로써 정상적인 시각 기능이 유도되도록 한다. 이 같은 단백질 복합체의 기능을 약물이나 기타 방법을 통해 대신할 수 있는 기술만 마련된다면 색소성 망막염의 효과적 치료가 가능할 전망이다.
출처: http://unisci.com/stories/20022/0411025.htm
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