박대훈 가톨릭대 교수팀, 세포생물학 분야 국제학술지에 논문 게재

최지영(제1저자)·장하은(공동저자) 가톨릭대 의생명과학과 학생, 자오 쑤언 미국 메인대 교수, 박대훈 가톨릭대 교수.(왼쪽부터)/사진제공=가톨릭대

가톨릭대학교는 최근 박대훈 의생명과학과 교수 연구팀이 자오 쑤언(Zhao Xuan) 미국 메인대학교(University of Maine) 교수 연구팀과 공동 집필한 논문 '자가포식 작용 핵심 단백질 ATG9의 신경세포 및 비신경세포에서의 기능'이 생물학 분야 국제학술지 '오토파지'(Autophagy, IF=14.6)에 게재됐다고 27일 밝혔다.

자가포식은 세포가 불필요하거나 손상된 세포 구성 성분을 스스로 제거하는 기작이다. 세포는 이를 통해 항상성을 유지하고 외부 스트레스에 대응할 수 있다. 노화와 퇴행성 신경질환, 면역질환 등 각종 질병과 연관성이 높은 것으로 알려졌다.


ATG9 단백질은 40여가지가 넘는 자가포식 연관 단백질(ATG proteins) 중 유일한 막 관통성 단백질(transmembrane protein)로 생명활동을 유지하기 위한 필수 단백질이다.

ATG9 단백질이 결핍된 실험용 쥐 대다수가 태아 시기에 사망했다. 뇌에서 발현하는 ATG9 단백질을 제거한 경우 신경세포 사멸과 함께 파킨슨병과 유사한 운동 장애를 보였다. ATG9 단백질이 세포막 회복, 세포의 성장과 이동, 바이러스에 대한 면역 작용 등에 핵심적인 역할을 한다는 연구 결과도 보고됐다.

이처럼 ATG9 단백질의 중요성이 부각되고 있지만, 그동안 ATG9 단백질이 어떤 세포 내 기전을 통해 신체 내 기능을 수행하는지 명확히 밝혀지지 않았다. 또 다수의 상반된 연구 결과가 나오는 등 연구의 흐름과 동향을 정리할 필요성이 제기됐다.


박 교수팀과 자오 쑤언 교수팀은 2022년 'Neuron'(IF: 14.7), 2023년 'Nature Communications'(IF=14.7)과 'PLOS Biology'(IF=7.8) 등에 발표한 '신경세포 시냅스 내 ATG9 단백질 연구'를 바탕으로 이번 리뷰 논문을 작성했다.

연구팀은 단백질 구조 예측 AI 플랫폼 '알파폴드'(AlphaFold)를 활용해 ATG9 단백질의 구조와 기능, 예상 작동 메커니즘, 모델 등을 총 망라했다. 지질 스크램블레이즈(Lipid scramblase)의 역할 가능성을 결합하고, 자가포식 작용에 있어 ATG9 단백질의 지질막 확장 모델을 다수 제시했다. 뿐만 아니라 지금까지 밝혀진 단백질체 분석 결과를 기반으로 신경세포 내 ATG9 단백질의 위치와 기능을 정리했다.

박 교수는 "ATG9 단백질은 생명 활동을 위해 필수적인 역할을 담당하는 그 중요성에 비해 세포 내 작동 기전이 명확히 알려지지 않았다"며 "이번 논문을 통해 ATG9 단백질과 관련된 다양한 연구 결과를 통합했다. ATG9 단백질과 질병 모델의 연관성 등 관련 연구에 도움 되길 바란다"고 전했다.

박대훈 가톨릭대 교수팀의 연구자료 이미지./사진제공=가톨릭대