알츠하이머병이나 ALS(일명 루게릭병) 같은 신경 퇴행 질환 환자는 전 세계에 5천만 명이 훨씬 넘을 거로 추정된다.

 그런데도 신경 퇴행 질환의 근본적인 치료 약은 고사하고, 병의 진행을 늦추는 치료법조차 나온 게 없다.

 그 까닭은 무엇보다 신경 퇴행 질환이 어떤 원인으로 생기는지를 정확히 모르기 때문이다.

 미국 존스홉킨스대의 블룸버그 공중보건대 과학자들이 세포의 스트레스 반응을 조절하는 '분자 스위치' 효소를 발견했다.

 세포의 스트레스 반응은 세포 사멸과 신경 퇴행 질환을 일으키는 유력 인자로 꼽힌다.

 MARK 2라는 이 효소는 신경 퇴행 질환의 치료법을 찾는 과학자들에게 새로운 연구 표적이 될 거로 보인다.

 이 연구 결과는 11일(현지 시각) 동료 검토 학술지 'PLoS 생물학'에 실렸다.

 연구팀은 신경 퇴행 질환의 핵심적 특징인 세포의 단백질 독성 스트레스(proteotoxic stress) 반응에 주목했다.

 

 단백질 독성 스트레스는, 세포의 주요 영역에 손상된(잘못 접힌) 단백질이 쌓이는 걸 말한다.

 세포가 단백질 독성 스트레스에 활발히 반응하면 단백질 생성량이 줄어 스트레스를 극복할 수 있다.

 하지만 스트레스 반응에 문제가 생겨 단백질 합성의 축소가 장기간 지속하면 세포는 단백질 결핍에 빠지고, 이는 세포 손상과 세포 사멸로 이어진다.

 반대로 단백질 독성 스트레스 반응이 일어나지 않아도 너무 많은 단백질이 세포 손상과 사멸을 유발할 수 있다.

 그래서 연구팀은 단백질 독성 스트레스를 감지해 스트레스 반응 스위치를 조작하는 신호 경로의 규명을 목표로 삼았다.

 이 신호 경로에서 단백질 합성 스위치를 내리는 몇몇 키나아제(kinase·효소)가 존재한다는 건 이미 알고 있었다.

 그런데 이들 키나아제는 바이러스 감염과 같은 다른 유형의 세포 스트레스 반응에 관여했다.

 연구팀은 선행 연구 결과를 집적한 테이터 베이스를 뒤져, 후보 키나아제 5종을 추려냈다. 이어 배양 세포 및 무세포 실험을 반복한 끝에 단독 후보로 MARK 2를 지목했다.

 MARK 2는 다른 4종이 없는 상태에서 단백질 독성 스트레스에 반응했고, 단백질을 생성하는 세포 시스템의 스위치를 내렸다.

 

 연구팀은 신호 경로의 앞부분(upstream)을 세밀히 관찰해, 단백질 독성 스트레스가 생겼을 때 MARK 2를 자극해 활성화하는 PKC 델타라는 키나아제도 찾아냈다.

 PKC 델타는 단백질 스트레스를 감지하는 센서 역할을 했다.

 가족성 ALS가 생기게 조작한 생쥐 모델과 실제 알츠하이머 환자의 척수 조직 샘플에 시험한 결과, 이 PKC 델타-MARK 2 경로가 매우 강하게 활성화됐다.

 연구를 주도한 왕 지어우(Jiou Wang) 생화학 분자생물학 교수는 "ALS에서 PKC 델타-MARK 2 경로가 높은 수위로 활성화해 단백질 생성을 억제하고, 장기적으로 질병이 생기는 과정을 유도할 거라는 가설과 일치하는 결과"라고 지적했다.

 왕 교수팀은 실제로 이 경로가 신경 퇴행 질환의 치료 표적이 될 수 있는지 확인하기 위해 ALS 외 다른 질환에 대한 연구도 추진할 계획이다.

 왕 교수는 "궁극적으론 이 경로가 신경 퇴행 질환뿐 아니라 암 등 다른 질환과도 관련이 있는 거로 드러나지 않을까 생각한다"라고 말했다.