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신경전달물질과 자가포식의 상관관계 및 이를 활용한
세포내기생성균 감염 치료 가능성 규명

충남대학교 의과대학 미생물학교실 박사후 연구원 김진경

인간의 뇌는 최대 100개의 신경전달물질을 사용한다고 알려져 있는데, 그중 감마아미노뷰티르산(Gamma-aminobutyric acid) 또는 가바(GABA)라고도 하는 신경전달물질은 뇌에서 신경세포의 과잉 발화를 억제하는 억제성 신경전달물질로 알려져 있다. 몸속에서 적절한 GABA의 양을 유지해야 스트레스, 불면증, 불안증 등을 완화시킬 수 있다. GABA는 뇌뿐만 아니라 다양한 장기에서 발견되는데, 면역세포에서도 발견이 되어 최근에는 그 역할에 대한 관심이 증가하는 추세이다. 그러나 아직까지 면역세포가 미생물에 감염이 되었을 때 선천 면역 반응에 있어서 GABA의 기능에 대한 연구 결과들은 미비하다.
미생물 감염 시 선천면역은 신호 전달, 항균성의 단백질 분비 등과 같은 다양한 방어반응 기전을 조절을 한다. 특히 자가포식(autophagy)는 세포 내에 수명을 다한 소기관 또는 더 이상 필요 없는 단백질들을 분해하여 다시 재활용 할 수 있는 에너지원을 만드는 일련의 과정이다. 그 뿐만 아니라 자가포식은 외부 항원 및 미생물을 포획하여 제거함으로써 숙주 세포의 방어 면역에도 관여하는 중요한 기전이다.

최근 본 연구진은 GABA의 활성을 증가시키는 것은 세포가 결핵균, 살모넬라, 리스테리아와 같은 세포내기생성균(intracellular bacteria)에 저항하는 데에 중요한 역할을 한다는 것을 보고하였다. 특히 GABA매개 방어 면역은 자가포식 활성에 중요한 세포 내 칼슘 방출, AMP-activated protein kinase(AMPK) 경로, 자가포식 관련 유전자 중 하나인 GABA type A receptor-associated protein-like 1(GABARAPL1)의 관여를 통하여 최종적으로 자가포식을 활성화시키고 포식체의 성숙을 유도하였다. 즉 세포내기생성균에 대항해 숙주 세포의 선천 면역 반응을 증가시킴에 있어서 GABA와 자가포식 간의 상관성을 규명하고 더 나아가 다양한 세포내기생성균 감염 질환에서 자가포식을 표적으로 하여 GABA 연관 치료법에 대한 새로운 가능성을 제시하였다.
위의 논문을 ‘Nature Communications’에 게재하고 그 외 총 13건의 논문을 발표 및 총 6건 특허를 출원함으로써 그 성과를 인정받아 제5회 BK21 플러스 우수 연구인력으로 선정이 되어 교육부장관 표창을 수상하였다. BK21 플러스 사업은 각 학문분야별로 학문후속세대가 학업 및 연구에 전념할 수 있도록 다양한 장학금, 인건비를 지원하는 사업으로 학위 과정 동안 많은 도움을 받았다. 앞으로 진행했던 연구들을 바탕으로 결핵균 포함 미생물 감염 시 숙주 세포의 면역 방어 기전을 규명하고자 하며 더 나아가 임상적으로 치료 및 진단에 도움이 될 수 있는 연구에 매진하고자 한다. 사진

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