타우 단백질은 뇌 손상을 줄이는 데 예상치 못한 이점을 보여줍니다.

베일러 의과대학과 텍사스 어린이병원 이안 & 댄 던컨 신경학연구소 연구진이 진행한 연구에 따르면, 알츠하이머병을 포함한 여러 신경퇴행성 질환 발병의 핵심 요인으로 알려진 타우 단백질이 뇌에서도 긍정적인 기능을 하는 것으로 나타났습니다. 타우는 과도한 활성산소(ROS)로 인한 신경 손상을 줄이고 건강한 노화를 촉진합니다. 이 연구는 네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience) 저널에 게재되었습니다.

"ROS는 체내 다양한 세포 기능의 자연적인 부산물입니다. 낮은 수준의 ROS는 유익하지만, 과도한 수준은 다른 분자의 독성 형태를 형성하여 과산화 지질을 포함한 산화 스트레스를 유발하기 때문에 세포에 해롭습니다."라고 Hugo Bellen 박사 연구실의 박사후 연구원인 주저자 Lindsay Goodman 박사는 말했습니다. "뉴런은 특히 산화 스트레스에 취약하며, 과산화 지질 수치가 제대로 조절되지 않으면 파괴됩니다."

지질방울은 뇌를 산화적 손상으로부터 보호합니다.

우리의 뇌가 ROS로 인한 손상을 막기 위해 여러 가지 신경 보호 전략을 개발했다는 증거가 늘어나고 있습니다.

벨렌 연구팀이 2015년에 발견한 이러한 전략 중 하나는 뉴런이 이러한 독성 과산화 지질을 이웃 신경교세포로 내보내고, 신경교세포는 이를 지질 방울에 격리하여 저장하고 향후 에너지 생산에 활용한다는 것입니다. 굿맨은 "이 과정은 이러한 독성 지질을 효과적으로 제거하고 중화합니다."라고 언급했습니다. "이번 연구에서는 신경교세포에서 지질 방울 형성에 있어 타우의 역할을 조사했습니다."

연구팀은 파리의 정상적인 내인성 타우 단백질이 신경교세포의 지질 방울 형성과 뉴런의 활성산소(ROS)로부터 보호에 필수적임을 발견했습니다. 마찬가지로, 타우는 쥐와 인간의 신경교세포에서 지질 방울 형성에도 필수적입니다.

정상적인 인간의 타우 단백질의 발현은 본래 타우 단백질이 결핍된 파리의 신경교 세포에서 지질 방울의 형성과 성숙을 회복하기에 충분했지만, 이 인간의 타우 단백질이 알츠하이머병의 위험 증가와 관련된 돌연변이를 가지고 있을 때 신경교 세포는 신경 세포의 ROS에 반응하여 지질 방울을 형성할 수 없었습니다.

이는 타우 단백질의 돌연변이가 산화 스트레스를 예방하는 단백질의 정상적인 능력을 저하시킬 뿐만 아니라, 이전 연구에서 설명된 바와 같이 질병의 전형적인 단백질 축적을 유발할 수 있음을 시사합니다. 전반적으로, 이러한 데이터는 활성산소(ROS) 관련 독성에 맞서 싸우는 타우 단백질의 새로운 신경 보호 역할을 뒷받침합니다.

타우 유도 질환의 파리와 쥐 모델을 이용하여 추가적인 질병 연관성을 발견했는데, 이 모델에서는 돌연변이가 있는 인간 타우 단백질이 신경교세포에서 과발현되었습니다. 이러한 시나리오에서 연구진은 신경교세포의 지질 방울 결함과 활성산소에 대한 반응으로 인한 세포 사멸을 다시 관찰했습니다. 이는 타우가 신경교세포 지질 방울의 용량 민감성 조절자이며, 과다하거나 너무 적은 양은 해로울 수 있음을 보여주었습니다.

"타우 단백질의 놀라운 새로운 신경 보호 역할을 밝혀냄으로써, 이 연구는 신경퇴행성 질환의 진행을 늦추고, 역전시키고, 치료할 수 있는 잠재적인 새로운 전략의 문을 열었습니다."라고 논문 교신저자인 벨렌은 말했습니다. 그는 베일러 대학교 분자생물학 및 유전학 교수이며, 신경유전학 분야의 던컨 NRI 석좌교수입니다. 또한, 베일러 대학교 배아생물학의 마치 오브 다임즈 교수이기도 합니다.

신경퇴행성 질환에서 일반적으로 "부정적인" 역할을 하는 것과는 대조적으로, 이 연구는 타우가 신경교세포에서도 긍정적인 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 타우는 독성 지질을 격리하고 산화적 손상을 줄이며 뇌를 보호하는 데 도움을 줍니다. 그러나 타우가 없거나 결함이 있는 타우 단백질이 존재하는 경우 이러한 보호 효과가 상실되어 질병이 발생합니다.