α-Synuclein이 유도하는 mitochondrial dysfunction에 대한 synphilin-1의 영향 연구

Abstract

파킨슨씨병 환자들의 뇌에서 발견되는 병리학적 표식자로 보고된 루이소체라는 세포 내 응집체는 α-synuclein과 이 단백질과 결합한다고 알려진 synphilin-1이 주요 구성성분으로 보고 되어져있다. Wild type α-synuclein의 과발현은 세포 분열에 치명적인 영향을 미치고, 세포의 미토콘드리아 손상을 일으켜 세포사에 이르게 하며, α-synuclein의 증가된 발현이 신경전달물질 분비를 감소시킴이 최근 연구에 의해 규명되었다. 반면에, synphilin-1은 α-synuclein과 결합하여 세포질 응집체 형성을 증가시킨다고는 알려져 있으나, synphilin-1에 의해 형성된 응집체가 cytoprotective 기능을 가진다는 여러 연구가 보고 되어있으며 이것은 synphilin-1이 포함된 응집체가 불필요한 단백질들의 축적에 대해 보호 반응을 나타냄을 암시한다. 그러나 synphilin-1과 α-synuclein 단백질의 세포학적, 생화학적 메커니즘과 세포 내에서의 정확한 기능은 여전히 규명되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 α-synuclein의 과발현이 세포내 아미노산 대사 변화에 미치는 영향을 알아보고자 하였고, GC-MS를 통해 α-synuclein의 과발현 시 글루탐산이 높게 축적됨을 확인할 수 있었다. 글루탐산은 질소의 소모, 요소 순환과 시트르산 회로 등의 세포 대사 작용에 중요한 역할을 하는 생체 내 주요 아미노산 중의 하나이다. 하지만, 글루탐산의 축적은 뉴런의 손상과 세포사를 일으키는 excitotoxicity의 원인이 된다고 알려져 있다. 과발현된 α-synuclein에 의해 증가된 글루탐산은 글루타민 가수분해효소와 알라닌 아미노기전이효소의 증가와 글루타민 합성효소, 글루탐산 탈수소효소, 아스파르트산 아미노기 전이효소 와 글루탐산 탈탄산효소의 감소가 원인이 됨을 확인할 수 있었다. 글루탐산 대사작용과도 관련 깊은 미토콘드리아의 기능은 파킨슨씨병의 원인적인 요소에서 중요한 역할을 하며, 세포질에 존재하는 α-synuclein 단백질은 미토콘드리아와 결합하고 미토콘드리아 내로 이입되어 산화적 스트레스와 미토콘드리아 손상을 증진시킴이 보고되어져 있으므로, α-synuclein과 결합하는 synphilin-1 단백질이 미토콘드리아에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. Synphilin-1 단백질의 과발현이 미토콘드리아 손상에 영향을 주지는 않았으며, α-synuclein과 함께 발현 시에는 α-synuclein에 의해 유발되는 미토콘드리아 손상을 오히려 감소시켜주었다. 다시 말해, α-synuclein 단백질의 과발현은 미토콘드리아 기능장애를 유도하여 글루탐산 대사작용을 직간접적으로 조절할 것이라 시사되었으며, α-synclein의 과발현에 의해 유도된 미토콘드리아 기능장애는 synphilin-1에 의해 감소됨에 따라 synphilin-1은 α-synuclein과 결합하여 퇴행성 신경질환의 보호 효과에 관여하는 중요한 단백질임을 제시하는 것으로 사료된다.