2022. 8. 27. 10:36 뇌노화뇌신경세포
11.치매유발 단백질 아밀로이드 베타(Amyloid Beta)
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●치매유발 단백질 아밀로이드 베타(Amyloid Beta)
치매를 유발하는 가장 큰 원인은 아밀로이드 베타(Amyloid Beta) 단백질의 뇌 침적이다. 침적이란 화학적 또는 물리적인 원인으로 발생한 미세입자가 중력(重力)이나 정전압[장(場)]의 영향으로 어떤 특정한 장소에 부착하는 현상을 말한다. 치매를 예방하기 위해서는 뇌의 인지가 약해지기 전에 바로 아밀로이드 단백질을 제거하는 것이 다. 그러나 아밀로이드 베타를 제거하는 방법은 고사하고 치매가 발생되면 이를 치료하기 위한 어떠한 방법도 아직까지 개발되지 못하고 삶의 질이 저하되고 있는 것이 현실이다. 의학적인 연구조사도 아밀로이드 베타 단백질 제거시키는데에 주력하고 있다. 그런데 2022년 8월 미국 세인트루인스 워싱턴대 조지프 로이터 유전학 교수팀이 연구한 "꼬리 달린 아쿠아포린-4가 뇌의 노폐물 아밀로이드 베타 단백질을 아주 빠르게 제거한다"는 결과가 미 의학저널 "브레인"에 실리면서 주목을 받고 있다. 우리 몸의 단백질 합성 기계는 때때로 멈춰야 할 지점에서 멈추지 못하는데 이를 번역 초과 전사(Readthrough)라고 한다. 유전자 발현은 전사와 번역의 두 가지 단계로 나뉜다. 세포액에서 일어나는 전사는 유전자의 DNA템플릿에서 mRNA분자가 생성되는 과정을 말한다. 번역은 단백질을 합성하는 아미노산 서열을 mRNA로부터 만드는 것인데 세포핵 바깥의 세포질에서 이루어진다. 로이터교수팀은 이 번역 초과 전사의 특이한 신호경로에서 실마리를 찾았다.뇌에서 합성되는 아쿠아포린-4(Aquaporin-4)라는 단백질에 주목했다.아쿠아포린은 물의 수송을 담담하는 세포막단백질이다.이 단백질은 긴사슬구조의 말단에 조그만한 꼬리가 달린 형태로 종종 발견되었다.이것이 처음에는 단백질 합성과정에서 단순한 오류가 나서 생긴것으로 보았다.즉, 번역초과전사의 단순한 결과물로 본 것이다.
그러나 아쿠아포린-4처럼 번역 초과 전사로 말단에 꼬리가 길어진 단백질은 기능이 달라지게 된다는 것과 몸안에서 합성되는 단백질의 기본 메카니즘을 비교하여도 아쿠아포린-4의 꼬리는 범상하지 않음을 관찰하였고 이로 인해서 유전자 염기서열을 분석하게 되었다.결과는 번역초과전사 경로가 모든 종에 보존되어 있다는 것을 밝혀냈다.특히 이 경로는 뇌에서 두드러지게 작용했다.그런데 특이하게도 뇌의 노폐물 제거에 중요한 역할을 하는 구조에만 존재했다.따라서 번역초과전사 경로를 표적으로 삼으면 치매나 파킨슨병 등 다른 신경퇴행 질환에도 효과적일 수 있다는 점을 확인하였다. 치매. 알츠하이머. 파칸슨병 등 퇴행성 질환의 공통점은 독성 단백질이 뇌에 많이 쌓인다는 것이다. 결정적인 단계는 그다음 단계에서 이루어졌다. 중추신경계 면역세포 중 하나인 성상교세포(Astrocyte)의 종말 단추에서 꼬리 달린 아쿠아포린-4 단백질을 발견했다.종말단추(Endfeet)는 단추처럼 보이는 무수신경섬유의 말단으로 다른 신경섬유 수상돌기와 접합한다.성상교세포의 종말단추는 뇌의 미세혈관을 감싸고 혈류조절을 한다.독성단백질 등 뇌의 노폐물을 바같의 혈류로 배출하는 완벽한 위치에 자리잡은 것이 바로 성상교세포의 종말단추이다.연구팀은 치매를 유발시키는 단백질 아밀로이드베타를 빠르게 청소하는 유전지 신호경로를 뇌의 단백질합성시스템에서 발견했다.바로 성상교세포의 종말단추에서 발견한 꼬리달린 아쿠아포린-4를 늘리면 뇌의 노폐물 제거를 추진할 수 있다는 점에 착안하였다. 또한 이러한 경로를 조절하는데 효능을 보이는 식물성 천연물질과 화합물도 밝혀냈다.
2천560종의 후보물질을 스크린 하였다. 즉 아쿠아포린 -4 유전자의 번역 초과 전사를 활성화시키는 작용물질을 찾아내기 위한 것이었다. 복잡하고 까다로운 작업 과정에서 후보물질 2개를 찾아냈다. 하나는 캐모마일. 파슬리. 양파. 토마토. 사과 등에 함유된 식물체의 황색색소 플라본계열의 천연물질 아피제닌( Apigenine)이고, 다른 하나는 가축용 항균제 설파퀴녹살린(Sulfaquinoxaline)이다. 생쥐에게 이러한 천연물질을 투여한 실험에서 아밀로이드 베타 단백질을 아주 빠르게 제거했고, 그 효과로 인한 독성 단백질의 침적도 멈추었다. 아피제닌이나 설파퀴녹살린을 투여한 생쥐는 비활성 액체 또는 플라세보 위약을 투여한 다른 대조군보다 확연히 빠른 속도로 아밀로이드 베타를 제거하였다. 아밀로이드 베타는 뇌에서 20-25% 정도만 줄여도 침적이 중단되었고, 감소도 확인되었다. 그러나 설파퀴녹살린은 아직까지 사람에게 투여했을 때의 안전성은 확인되지 않았다. 아피제닌은 해당 과일이나 야채 등을 통하여 보충할 수 있지만 흡수력의 문제가 있기 때문에 그 효과가 미지수이다. 영양제를 통하여 공급하더라도 지금까지의 연구결과는 50mg을 넘어서는 다량의 아피제닌은 안전성에 유의해야 한다. 다른 플라보노이드 계열의 영양제처럼 아피제닌의 단점도 흡수율이 낮다. 레스베라트롤과 함께 섭취하는 경우 흡수율을 동시에 끌어올려준다. 레스베라트롤은 아피제닌이 간에서 대사 되는 것을 막아주어 혈중 치를 2배 이상 향상한다. 또한 장내 유산균 역시 아피제닌의 흡수율을 높이기 때문에 함께 섭취하면 좋은 효과를 낼 수 있다.
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