영국 케임브리지대 ‘의학연구위원회(MRC) 분자생물학연구소(LMB)’는 전두측두엽 치매(치매의 약 5~10%)에서 원인으로 규명하지 못했던 악성 단백질(TAF15)과 그 응집된 구조를 정확히 찾아냈다고 밝혔다.
치매 등 대부분의 신경퇴행성병은 아밀로이드라는 필라멘트로 응집된 단백질과 관련이 있다. 특히 치매의 대부분(50~80%)을 차지하는 알츠하이머병은 아밀로이드-베타 단백질과 타우 단백질이 쌓이고 뭉쳐서 일어난다.
전두측두엽 치매는 감정, 성격, 행동, 언어, 단어 이해력을 조절하는 뇌의 전두엽과 측두엽의 퇴행으로 발생한다. 알츠하이머병보다 젊은 나이에 시작되는 경향이 있다. 45~65세에 진단되는 경우가 많지만 더 젊은 사람이나 나이든 사람에게도 영향을 미칠 수 있다.
연구를 주도한 벤자민 리스켈디-팔콘 박사는 "이 발견은 전두측두엽 치매의 분자적 기초에 대한 이해를 크게 높였다. 신경퇴행성병에서 응집하는 것으로 알려진 소규모 단백질 그룹의 새로운 구성 요소를 발견했다”고 말했다. 치매의 진단검사와 치료를 위해 이 응집한 단백질을 단백질을 표적으로 삼을 수 있게 됐다.
연구팀은 최첨단 초저온 전자현미경(cryo-EM)으로 전두측두엽 치매 환자 4명의 기증된 뇌에서 나온 단백질 응집체를 분석했다. 연구팀은 각 뇌의 단백질 응집체가 같은 원자 구조를 가지고 있음을 확인했다. 예상외로 그 단백질은 ‘FUS’가 아니라 ‘TAF15’라는 다른 단백질이었다.
전두측두엽 치매 환자 중 일부는 근육에 대한 통제력을 점차 잃는 운동신경세포(운동 뉴런) 질환도 앓는다. 연구팀은 4명 중 2명이 이 병을 앓고 있었고 이들의 뇌에서 TAF15과 동일한 응집 구조를 확인했다고 밝혔다. 전두측두엽 치매와 운동신경세포 질환의 징후를 보인 두 사람에게서 같은 TAF15 응집체가 존재한다는 것은 TAF15 단백질이 이 두 질환의 원인이 될 수 있음을 뜻한다.
연구의 제1 저자인 스테판 테터 박사는 "신경퇴행성병에서 TAF15가 아밀로이드 필라멘트를 이루는 것으로는 알려지지 않았고 단백질 구조도 존재하지 않았다. 따라서 이번 연구 결과는 뜻밖의 성과다”라고 말했다.
그는 “단백질 구조를 분석하는 초저온 전자현미경인 크라이오-이엠은 종전 기술의 역량을 뛰어넘는 통찰력을 제공해 치매와 신경퇴행성병의 분자 병리에 대한 이해를 넓히는 데 큰 역할을 하고 있다"고 강조했다. 영국 케임브리지대 생물학자 리처드 헨더슨 박사는 초저온 전자현미경의 혁신으로 2017년 노벨화학상을 받았다.
연구팀은 전두측두엽 치매가 없는 운동신경질환 환자에게도 비정상적으로 응집된 TAF15가 존재하는지 연구하고 있다. 이 연구 결과(TAF15 amyloid filaments in frontotemporal lobar degeneration)는 국제학술지 ≪네이처(Nature)≫에 실렸다.