불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발을 위한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다.

DGIST에 따르면 시냅스는 신경 정보를 빠르고 정확하게 전달하는 특별한 창구로 작동하며 모든 뇌기능을 관장한다. 특정 영역의 억제성 시냅스가 망가질 경우 기억력 감퇴, 자폐증, 우울증 등이 발생하는데, 이 메커니즘이 어떻게 조절되는지 확립된 분자 원리가 없었다.

이에 고재원·엄지원 교수 공동연구팀은 지난 2016년 억제성 시냅스 단백질인 IQSEC3를 최초 발굴했다. 지난해엔 IQSEC3가 기억, 학습 등 뇌의 고등기능을 매개하는 부위인 해마 치아이랑(hippocampal dentate gyrus)의 신경회로 활성과 소마토스타틴(somatostatin) 펩타이드 양을 조절해, 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다.

이번 연구에선 IQSEC3 단백질이 외부 자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자인 Npas4 단백질의 하위 인자로 작동하면서, 뇌의 해마 영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경 전달을 조절함을 증명했다.

또 연구팀은 화학유전학 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위 인자인 IQSEC3의 작동 경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절함을 규명했다.

특히 IQSEC3 단백질이 신경세포들의 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA)의 분비를 촉진해 해마 내 네트워크 활성 조절을 통한 특정 행동을 제어하는 신규 메커니즘을 제시했다.

DGIST 고재원 교수는 “본 연구는 IQSEC3이 흥분성-억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명해, 불안장애 등 뇌정신질환의 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구에는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘셀 리포트’ 지난 20일자 온라인에 게재됐다.