장재락 아주대 의과대학 뇌과학교실 교수팀(제1저자 허한솔 대학원생)은 세포내 단백질 항상성 유지에 필수적인 기전인 오토파지(Autophagy)의 조절자로 ‘TRIM22 단백질’을 새롭게 발견하고 그 작용 기전을 규명했다. 

가족성 알츠하이머병을 유발하는 가장 높은 유전 인자인 PSEN-1 돌연변이를 보유한 알츠하이머병 환자를 대상으로 진행된 기존 연구에 의하면, ‘TRIM22-R321K 돌연변이’는 알츠하이머병의 발병 시기를 앞당기는 매우 높은 유전적 위험 요인이다.

가족성 알츠하이머병은 특정 유전자의 돌연변이에 의해 유발되는 알츠하이머병의 한 형태이며, 비교적 이른 시기에 치매 증상이 시작되는 것이 특징이다.

한편 세포가 스스로 불필요한 물질을 분해하는 과정인 오토파지(Autophagy, 자가포식작용)는 세포 내 단백질 항상성 유지에 필수적인 기전으로, 알츠하이머병을 포함한 다양한 신경퇴행성 질환이 오토파지의 활성 이상과 밀접하게 연관돼있다. 

오토파고좀이라는 세포소기관에 의해 둘러싸인 세포 내 노폐물은 분해 효소를 포함하고 있는 리소좀과의 융합을 통해 분해된다.

연구팀은 TRIM22 단백질이 오토파고좀에 존재하는 GABARAPs 단백질 및 리소좀에 존재하는 PLEKHAM1 단백질과의 결합을 통해 두 소기관의 융합을 매개함으로써 효율적인 세포내 분해 활성을 조절하고 있음을 증명했다.

또한 TRIM22-R321K 돌연변이에 의해 TRIM22의 기능이 억제되고, 그 결과 오토파지의 활성 감소 및 신경독성 물질의 축적이 발생될 수 있음을 증명함으로써 알츠하이머병의 신규 분자 발병 기전을 제시했다.

이번 연구는 12월 세포생물학 분야 저명 국제 학술지 Autophagy(IF 13.3)에 ‘TRIM22 facilitates autophagosome-lysosome fusion by mediating the association of GABARAPs and PLEKHM1’이란 제목으로 게재됐다.

장재락 교수는 “최근 알츠하이머병 분야는 신규 치료제의 승인과 더불어 연구 측면에서도 획기적인 발전을 하고 있지만, 근본적인 병인 기전에 대한 이해는 여전히 부족한 실정“이라며 “이번 연구가 신규 알츠하이머병 치료법 개발의 근거로 활용되기를 희망한다”고 밝혔다.