알츠하이머 유발 아밀로이드-베타, 뇌 지지 세포의 일주기 리듬 교란 확인¶
원제목: Amyloid-β Aggregation Disrupts Circadian Rhythm in Supporting Cells in the Brain
핵심 요약
- 아밀로이드-베타 단백질 응집이 뇌의 지지 세포(성상세포, 미세아교세포)에서 일주기 리듬을 교란한다는 사실이 밝혀졌습니다.
- 노화와 알츠하이머병 병리 환경에서 뇌 세포의 일주기 유전자 발현 패턴이 극적으로 재프로그래밍된다는 점이 확인되었습니다.
- 이러한 일주기 리듬의 변화는 대사, 단백질 항상성, 알츠하이머병 관련 유전자 발현에 영향을 미쳐 노화 및 신경퇴행성 질환 이해에 중요한 단서를 제공합니다.
상세 내용¶
우리 몸의 세포는 유전자 발현과 행동을 조절하는 일주기 리듬에 따라 하루 주기로 작동합니다. 이러한 일주기 리듬은 신체 기능 유지에 필수적이지만, 노화나 관련 질병이 진행되면서 종종 교란되는 것으로 알려져 있습니다. 특히 뇌에서는 다양한 세포 유형과 조직 간의 일주기 리듬이 서로 동기화되지 않을 때 문제가 발생할 수 있습니다. 이번 연구에서는 알츠하이머병의 주요 원인으로 지목되는 아밀로이드-베타(Amyloid-β)의 잘못 접힌 단백질 응집이 뇌의 지지 세포에서 일주기 리듬을 방해한다는 새로운 사실을 발견했습니다. 이는 알츠하이머병의 복잡한 병리 과정을 이해하는 데 또 다른 관점을 제시합니다.
기존 연구들은 일주기 리듬의 교란이 신경퇴행성 질환을 촉진할 수 있다고 제시했지만, 노화와 신경퇴행성 병리가 뇌의 다양한 세포 유형에서 일주기 유전자 발현 패턴에 미치는 영향은 아직 명확하게 알려지지 않았습니다. 이에 연구팀은 생쥐의 대뇌 피질에서 성상세포, 미세아교세포, 그리고 전체 조직의 일주기 전사체(translatome)를 밝혀내기 위해 번역 리보솜 친화도 정제(translating ribosome affinity purification) 기술을 사용했습니다. 이를 통해 아밀로이드-베타 판 병리나 노화가 진행된 뇌 조직에서의 변화를 비교 분석했습니다.
연구 결과, 성상세포와 미세아교세포는 각각 고유하고 확고한 일주기 전사체를 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 또한, 아밀로이드-베타 병리나 노화가 진행된 환경에서는 일주기 유전자 발현 패턴이 극적으로 재프로그래밍되는 것으로 나타났습니다. 이러한 변화는 특정 세포 유형과 맥락에 따라 다르게 나타났습니다. 아밀로이드-베타 판 병리가 있는 전체 대뇌 피질, 성상세포, 미세아교세포에서 핵심 일주기 시계는 대체로 견고하게 유지되었으나, 알츠하이머병 관련 유전자 발현의 하위 리듬은 심각한 일주기 재프로그래밍을 겪었습니다.
반면, 노화는 미세아교세포의 핵심 시계 유전자 리듬을 둔화시켰지만, 성상세포에서는 이러한 영향을 관찰할 수 없었습니다. 이는 유전자 발현의 일주기 리듬이 세포 유형에 따라 매우 다르며, 특정 상황에서 핵심 일주기 진동이 견고하게 유지되더라도 맥락에 따라 재프로그래밍될 수 있음을 시사합니다. 연구팀은 대사, 단백질 항상성(proteostasis), 그리고 알츠하이머병과 관련된 많은 전사체들이 리듬적인 발현을 보이며, 이러한 리듬이 병리에 의해 변화될 수 있음을 발견했습니다.
이러한 발견은 노화 및 신경퇴행성 질환에서 유전자 발현의 일주기 조절과 세포 기능의 중요성을 강조합니다. 아밀로이드-베타 응집이 뇌 지지 세포의 일주기 리듬을 교란하는 메커니즘을 밝혀냄으로써, 알츠하이머병의 진행을 늦추거나 예방하기 위한 새로운 치료 전략 개발에 기여할 것으로 기대됩니다. 또한, 세포 유형별, 맥락별 일주기 리듬의 특성을 이해하는 것은 향후 뇌 질환 연구 및 개인 맞춤형 치료 접근법 개발에 중요한 기반이 될 것입니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 알츠하이머병과 관련된 아밀로이드-베타 단백질 응집이 뇌 세포의 일주기 리듬에 미치는 영향을 구체적으로 밝혀냈다는 점에서 매우 중요합니다. 우리가 흔히 '생체 시계'라고 부르는 일주기 리듬은 단순히 잠자는 시간과 깨어나는 시간을 조절하는 것을 넘어, 우리 몸의 거의 모든 세포에서 유전자 발현, 대사 활동, 단백질 관리 등 광범위한 생명 현상을 조절하는 핵심적인 역할을 합니다. 특히 뇌와 같이 복잡한 기관에서는 여러 종류의 세포들이 서로 다른 리듬을 가지면서도 전체적으로 조화를 이루어야 정상적인 기능이 유지됩니다.
이번 연구에서 주목할 점은 알츠하이머병의 시작점으로 여겨지는 아밀로이드-베타의 비정상적인 응집이 뇌의 '지지 세포'라 할 수 있는 성상세포와 미세아교세포의 일주기 리듬을 교란한다는 사실입니다. 이 지지 세포들은 신경 세포의 기능 유지, 노폐물 제거, 면역 반응 등 뇌 건강에 필수적인 역할을 하는데, 이들의 일주기 리듬이 깨지면 신경 세포 기능 저하, 염증 증가 등 알츠하이머병의 병리적 변화를 가속화할 수 있습니다. 또한, 노화 자체만으로도 뇌 세포의 일주기 리듬이 변할 수 있으며, 이는 알츠하이머병 발병 위험을 높이는 또 다른 요인이 될 수 있습니다. 다만, 노화의 영향은 세포 유형에 따라 다르게 나타난다는 점은 향후 연구에서 주목해야 할 부분입니다.
이번 연구 결과는 우리가 일상생활에서 경험하는 수면 장애나 불규칙한 생활 습관이 단순히 피로감을 유발하는 것을 넘어, 장기적으로는 뇌 건강, 특히 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환의 발병 위험에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 즉, 규칙적인 생활 습관과 건강한 수면 패턴을 유지하는 것이 뇌 세포의 일주기 리듬을 건강하게 유지하고, 나아가 뇌 질환을 예방하는 데 도움이 될 수 있다는 과학적 근거를 제시하는 것입니다. 앞으로 이 연구를 바탕으로 아밀로이드-베타 응집이나 일주기 리듬 교란을 표적으로 하는 새로운 알츠하이머병 치료제 개발이 기대됩니다.