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세포의 소기관(organelle)으로부터 시알산(sialic acid)을 운반하는 단백질에 동반한 기능 이상으로 인해 신경퇴행성질환(neurodegenerative disorder)이 발생한다는 사실이 미국 스탠포드대학(Stanford Univ.)의 과학자들에 의해 확인됐다. 이번 연구 결과는 미국 생화학, 분자생물학회(American Society for Biochemistry and Molecular Biology)가 발간하는 학술지 “생물화학자(J. of Biological Chemistry)”, 1월 14일자(280권, 2호, 1408-1416)에 게재됐다.
시알산을 운반하는 전달체(transporter)에 동반한 돌연변이(mutation)로 인해 야기되는 유전성 신경질환은 크게 두 종류이다. 하나는 살라병(Salla Disease)이고 다른 하나는 영아 시알산 축적병(infantile sialic acid storage disease ; ISSD)이다. 이 두 가지 질병은 자유 시알산 축적병(free sialic acid storage disease)이라 불리는 희귀성의 상동염색체 열성 유전병으로 세포소기관 가운데 하나인 리소좀(lysosome)에 시알산 축적 현상을 특징으로 한다. 이 병에는 앞서 언급한 살라병과 ISSD 등, 크게 두 가지가 알려져 있으며 전자에 비해 후자가 더 심한 증상을 동반하는 경향을 보인다.
시알산이 축적되는 장소인 리소좀은 거대분자를 분해하는 기능을 담당하는 세포소기관이다. 시알산은 다양한 단백질의 구성 성분으로 참가하지만 리소좀에서 단백질이 분해되는 과정에서 단백질로부터 제거되는 물질로 알려져 있다. 이렇게 제거된 시알산을 흔히 자유 시알산이라 하며 자유 시알산은 세포질(cytoplasm)로 다시 이송되는 과정을 거친 후 새로운 단백질 합성 과정에 다시 합류하게 된다. 살라병이나 ISSD이 경우에는 단백질로부터 시알산이 제거되는 과정은 정상이지만 이것이 리소좀으로부터 세포질로 이송되는 과정이 차단되면서 발병한다.
문제의 전달체 단백질은 시알린(sialin)이다. 연구진은 이 단백질에 동반한 돌연변이로 인해 살라병과 ISSD가 발병하는 기작을 이해하기 위해 시알린이 리소좀 내부가 아닌 표면에 발현되도록 조작하는 실험을 시도했다. 이 과정에서 정상적인 리보솜과 이상 리보솜의 대사 기능 차이를 비교하는 것이 가능했으며 시알린이 시알산을 리소좀으로부터 이송하는 역할을 담당한다는 것을 확인할 수 있었다고 한다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)
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