충남대 안현주 교수팀, 저명 국제 학술지 PNAS 논문 게재
충남대 안현주 교수팀, 저명 국제 학술지 PNAS 논문 게재
  • 나재필 기자
  • 승인 2020.11.13 13:30
  • 댓글 0
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포유류 발달 단계 및 뇌 영역에 따른 당사슬 다양성 규명
포유류 발단 단계 및 뇌 영역에 따른 당사슬의 다양성 규명을 위한 실험 과정(위)과 세계 최초로 구축한 인간 전두엽 당사슬의 생합성 지도 일부(아래). 충남대 제공
포유류 발단 단계 및 뇌 영역에 따른 당사슬의 다양성 규명을 위한 실험 과정(위)과 세계 최초로 구축한 인간 전두엽 당사슬의 생합성 지도 일부(아래). 충남대 제공

충남대학교 분석과학기술대학원 안현주 교수팀이 영국 캠브리지 대학의 Sabine Bahn 교수팀, IBS 인지 및 사회성 연구단의 신희섭 단장 연구팀과 함께 극미량의 뇌 조직 시료로부터 당 (glycan, 글라이칸)을 효율적으로 분리·분석하는 방법을 기반으로 인간 전두엽의 생애주기에 따른 당의 변화를 추적 관찰하는데 성공했다.

해당 연구 결과는 충남대 분석과학기술대학원 이주아 박사가 제 1저자로 참여했으며, 저명 국제 학술지인 PNAS(미국국립과학원회보, IF 9.4) 11월 2일자 온라인판에 게재됐다. 뇌의 발달, 신경 형성과 전달 등 신경학적으로 중요한 역할을 하고 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환과도 밀접한 관련이 있다고 알려지면서 뇌 연구에서 점차 그 중요성이 확대되는 추세다.

안현주 교수. 충남대 제공
안현주 교수. 충남대 제공

또한 세계 각국의 뇌 연구에 대한 관심이 증가됨에 따라 뇌 연구와 관련된 다양한 영상기술과 분석기술이 발전하고 있으나 뇌 조직에서 5% 미만을 차지하는 당의 분리 및 분석을 위한 효과적인 방법의 한계로 인해 아직까지 이 분야에 대한 연구결과는 매우 제한적이었다. 특히 뇌 조직의 당의 시· 공간적 다양성에 관한 연구는 세계적으로 거의 전무하다.

이러한 가운데 안현주 교수 연구팀은 그동안 효과적 분석법의 부재로 인해 연구가 미미했던 뇌 글라이콤 연구를 위해 질량분석기반의 고민감도, 고재현성의 분석 플랫폼을 구축하였고 인간과 마우스의 뇌 발달단계에 따라 영역별 뇌 글라이콤 연구를 수행했다. 생애주기별 인간 68명의 전두엽 및 이에 상응하는 연령대의 쥐 30 마리에서 뇌의 발달 단계에 따른 당의 변화를 추적 관찰했다. 또한 쥐의 서로 다른 9개 뇌 영역에서 당을 최초로 비교·분석해 영역 특이적인 당의 발현을 제시했다.

뇌의 시·공간적 변화에 따라 전체 당사슬의 변화를 모니터링한 결과 인간과 마우스에서 공통적으로 시알산(Sialic acid)과 퓨코스(fucose)를 함유한 당이 민감하게 변화하는 것을 확인했으며, 두 종에서 공통적으로 변화하는 당사슬 또한 규명했다. 뿐만 아니라 뇌 기능과 관련된 새로운 구조의 당들을 규명하고, 140여개의 당을 기반으로 세계 최초로 인간 뇌 당의 생합성 지도를 구축했다.

연구팀의 이번 연구 성과는 뇌 기능의 분자적 이해에 중요한 기반(reference) 데이터가 되는 한편, 알츠하이머병과 같은 인간의 뇌질환 관련 질병을 포함한 광범위한 뇌의 생물학적 기능 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대되고 있다.


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