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모의실험으로 베타-아밀로이드 펩타이드가 어떻게 신경 세포를 죽일 수 있는지 보여

Simulations show how beta-amyloid may kill neural cells

알츠하이머 질환 환자의 뇌에 자연적으로 형성되어 플라크로 응집되는 베타-아밀로이드 펩타이드는 뉴런의 사망 원인으로 여겨지고 있지만, 아밀로이드 펩타이드가 어떻게 세포를 죽이는지는 분명히 밝혀지지 않았다. 이번에 미국 과학자들은 컴퓨터 모의실험을 통해 베타-아밀로이드가 누적되면 이들 응집체들이 신경 세포에 구멍을 뚫을 수 있고, 이를 통해 신경 세포가 죽게 될 것이라는 결과를 얻었다. 관련 연구는 Phys. Chem. Chem. Phys.에 게재되었다(DOI : 10.1039 / C7CP07148E).

이번 연구 결과는 베타-아밀로이드가 어떻게 알츠하이머 질환 환자의 신경 세포를 죽이는 구멍을 형성하는지를 최초로 보여준 것으로, 새로운 치료 방법을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구를 주도한 미국 퍼듀대학(Purdue University)의 Ganesan Narsimhan 박사는 선행 연구에서 곤충이 만들어내는 항균 펩타이드가 유해한 미생물로부터 자신들을 어떻게 보호하는지를 이해하기 위한 모의실험을 수행한 바 있다. Narsimhan 박사팀은 이들 항균 펩타이드가 응집체를 형성하고, 식품 매개 병원균의 세포에 구멍을 뚫어서 병원균의 세포내액이 새어나오게 함으로써 세포를 죽이고 식중독 위협을 완화한다는 것을 발견했다. 단백질과 펩타이드는 모든 식품의 정상적인 구성 성분이기 때문에, 이 연구는 신선한 식품 및 포장 필름용 스프레이와 같은 '친환경성' 식품 안전 제품을 만들 가능성을 보여준 것이었다고 설명했다.

Narsimhan 박사는 항균 펩타이드가 병원성 세포를 죽이기 위해 작은 클러스터를 형성한다는 것과 베타-아밀로이드만으로는 세포 사멸이 일어나지 않지만 응집체가 만들어질 수 있다는 사실에 주목했다. 그래서 박사는 "베타-아밀로이드가 미생물 펩타이드와 유사한 방식으로 세포를 죽이는지 여부를 결정하고 싶었다"라고 말했다.

연구진은 먼저 Aβ 1-42 펩타이드를 중점적으로 연구했다. 왜냐하면 이 펩타이드의 농도 불균형이 알츠하이머 세포 사멸과 연관되어 있다는 연구 보고가 있기 때문이다. 연구진은 컴퓨터 모의실험을 통해 단일 Aβ 1-42 펩타이드는 신경 세포에 아무런 효과가 없지만, 세 개 또는 다섯 개의 펩타이드로 이루어진 올리고머(oligomers)가 형성되면, 세포막을 관통하고 작은 구멍을 형성하면서 신경 세포를 죽일 수 있음을 발견했다.

이번 연구의 중요성을 확인하기 위해서는 다른 베타-아밀로이드 펩타이드들을 대상으로 실험을 통해 증명할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고 이번 연구 결과가 사실이라면, 이들 독성 베타-아밀로이드 응집체 형성을 억제하거나 중단시킬 수 있는 치료법이 알츠하이머 질환의 신경 세포 사멸을 막을 수 있는 가능성이 있음을 보여주었다는 점에서 의미가 있다.

관련연구자: Ganesan Narsimhan

관련기관: Purdue University

본문키워드(한글): 아밀로이드, 펩타이드, 모의실험, 알츠하이머

본문키워드(영문): amyloid, peptide, simulation, Alzheimer

국가: 미국

원문출판일: 2018-05-25

출처: https://phys.org/print446455402.html