경희대 이민재·서울대 민달희 교수팀, 프로테아좀 전달체 개발

국내 연구진이 알츠하이머병 등 퇴행성 신경질환 원인물질로 알려진 타우(τ)단백질을 분해하는 효소를 몸 밖에서 정제해 세포에 직접 전달하는 새로운 방법을 제시했다.

경희대 응용화학과 이민재·서울대 화학과 민달희 교수팀은 4일 제 기능을 못하거나 노화된 단백질을 제거하는 단백질분해효소 복합체(프로테아좀)를 외부에서 정제한 뒤 실리카(SiO₂) 나노입자를 이용해 세포에 직접 전달하는 방법을 개발했다고 밝혔다.

연구진은 또 이 방법으로 세포에 주입된 프로테아좀은 활성을 유지하면서 타우단백질 등 알츠하이머병 원인물질 제거를 유도하는 것으로 나타났다고 설명했다.

이 연구결과는 지난달 국제학술지 ‘네이처커뮤니케이션스’(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.

프로테아좀은 노화하거나 기능에 오류가 생긴 단백질을 제거하는 초거대 단백질분해효소 복합체로, 알츠하이머병 환자의 뇌에서는 프로테아좀 활성이 크게 떨어지면서 독성단백질이 신경세포에 쌓이는 것으로 알려져 있다. 분자량 5만∼7만인 타우단백질은 알츠하이머병과 관련된 신경섬유 얽힘에 주로 관여하는 것으로 알려진 물질이다.

이민재 교수는 “기존 알츠하이머병 병인으로 생각되던 베타 아밀로이드의 응집을 억제하는 치료법이 기대했던 효과를 보이지 않음에 따라 타우단백질을 표적으로 하는 알츠하이머병 억제가 세계적으로 관심이 끌고 있다”고 말했다.

연구진은 몸 밖에서 정제한 프로테아좀을 체내 세포로 전달하는 매개체로 지름 25∼30나노미터(㎚=10억분의 1ｍ)의 구멍이 많이 있는 메조다공성 실리카 나노입자에 니켈을 결합시킨 물질(MSNPN)을 만들었다. 니켈은 프로테아좀과 결합하는 역할을 한다.

연구진이 MSNPN을 이용해 프로테아좀을 타우단백질이 과발현된 세포에 직접 주입한 결과 타우단백질이 많이 감소하고 타우단백질의 반감기 역시 짧아진 것으로 나타났다.

이 교수는 “이 연구는 프로테아좀을 실리카 기반의 다공성 나노입자를 통해 활성을 유지한 채 세포로 전달하고 이를 통해 타우단백질을 선택적으로 제거할 수 있음을 처음으로 증명한 것”이라고 설명했다.

그는 또 “이 연구는 알츠하이머병 모델 동물과 더 향상된 활성을 가지는 프로테아좀을 이용한 후속실험에 중요한 교두보가 될 것”이라며 “장기적으로는 치매의 예방과 치료의 새로운 방법론을 제시할 것으로 기대된다”고 말했다.

연합뉴스