순천향대학교 의료과학과 김기영 교수 연구팀이 루게릭병 발병에 기여하는 신규 기전으로 원인 단백질인 FUS의 글루타치오닐화(Glutathionylation)를 발견하고, 이를 조절하는 효소로 ‘글루타치온-전이효소(GSTO)’를 발굴해 루게릭병 치료에 새로운 가능성을 열었다.

루게릭병 환자의 신경세포에는 FUS 단백질을 포함하는 비정상적인 세포질 내 응집체가 많이 발견되는데, 이와 같은 원인 단백질 응집체가 축적되면 신경세포가 손상되어 퇴행을 일으킨다. 많은 연구에도 불구하고 아직 원인 단백질이 어떻게 응집체를 형성하는지 정확하게 밝혀지지 않았다.

김 교수 연구팀은 액체-액체 상전이(Liquid-liquid phase separation)를 통한 FUS 단백질의 응집체 형성에 ‘글루타치오닐화’ 과정이 중요함을 새롭게 발견하고, 신규 조절인자인 글루타치온-전이효소가 FUS 단백질의 글루타치오닐화 조절을 통해 응집체 형성을 억제하여 신경세포 손상을 막을 수 있다는 사실을 초파리 모델과 생쥐 신경세포를 통해 세계 최초로 증명했다.

이 연구는 루게릭병의 발병 원인으로 알려진 FUS 단백질 응집체 형성에 의한 신경세포 손상을 회복시킬 수 있는 새로운 발병기전과 신규 조절인자를 규명함으로써, 향후 루게릭병 환자의 신경세포에 축적된 비정상 단백질 형성을 조절할 수 있는 치료제 개발과 이를 검출하는 진단기기 개발의 새로운 가능성을 제공한 것으로 평가된다.

이와 같은 연구 결과는 ‘Therapeutic modulation of GSTO activity rescues FUS-associated neurotoxicity via deglutathionylation in ALS disease models’라는 제목으로 세계적 권위의 학술지 ‘Developmental Cell’ (IF=12.270, JCR 상위 3.66%)’에 22일 게재됐으며, 연구 성과 관련 국내 특허 등록(2건)과 미국과 일본에서 국제 특허 등록 절차가 진행 중이다.

김기영 교수는 “이번 연구는 최초로 ‘글루타치오닐화’라는 새로운 단백질의 변형과정이 어떻게 루게릭병 발병과정에 관여하는지 정확한 기전을 규명하여 루게릭병 치료의 새로운 가능성을 확인한 것에 의의가 있다”며 “잠재적인 조절인자 및 약물 탐색을 위한 후속 연구와 효과적 치료제 개발 연구에 최선을 다하겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 순천향대 의료과학과 차선주 박사후 연수연구원, 한국기초과학지원연구원 이성수 박사가 공동 제1저자로, 한국뇌연구원 김형준 박사가 공동 교신저자로 참여했으며, 교육부 BK21 FOUR 사업, 한국연구재단 신진연구자지원사업, 중견연구자지원사업, 그리고 한국뇌연구원의 지원을 받아 수행했다.