2025년 4월 7일부터 13일까지는 ‘파킨슨병 주간(Parkinson’s Disease Week)’입니다. 파킨슨병의 증상을 처음으로 알린 제임스 파킨슨(James Parkinson)의 생일인 4월 11일은 ‘파킨슨병의 날’이죠. 이를 기념하는 것일까요? 최근 호주 멜버른 대학교 연구팀은 PINK1에 의해 발현되는 핵심 단백질 돌연변이가 파킨슨병을 유발하는 메커니즘을 밝혀냈습니다. 해당 연구는 인간의 PINK1 단백질의 모습과 단백질의 오기능이 어떻게 신경세포의 사멸로 이어지는지 설명하면서 파킨슨병이라는 신경퇴행성 질환의 원인을 이해하는 데 중요한 단계를 제공합니다.
PINK1과 미토콘드리아를 보호하는 PINK1의 역할
PINK1(PTEN induced kinase 1)에 의해 발현되는 단백질은 미토콘드리아 표면에 부착되어 ‘세포 속 에너지 발전소’인 미토콘드리아의 손상을 감지하여 이를 보호하는 데 도움을 제공합니다. PINK1이 일단 부착되어 활성화하면 유비퀴틴(ubiquitin) 단백질 표식을 만들고, 손상된 미토콘드리아가 독성을 띠지 않도록 ‘청소’를 시작합니다. 청소를 하지 않을 경우, 미토콘드리아의 독성은 특히 에너지를 많이 필요로 하는 뇌세포에 해로운 영향을 끼칠 수 있습니다. 미토콘드리아의 독소는 뇌의 신경세포를 사멸시키고, 그 결과 파킨슨병이 유발되죠.
인간 PINK1을 심층적으로 이해하다
지금까지는 PINK1이 미토콘드리아를 보호하는 방법을 연구할 때 곤충의 PINK1를 사용해 왔습니다. 곤충 PINK1은 대량으로 만들 수 있기 때문이죠. 하지만 실비 칼레그리 박사(Dr. Sylvie Callegari) 연구팀은 초저온 전자현미경(cryo-EM)과 상당량의 세포를 사용해 인간 PINK1이 미토콘드리아 표면에 부착한 모습을 촬영했습니다. 이를 통해서는 PINK1의 주요 기능 네 가지를 알 수 있습니다.
PINK1이 미토콘드리아의 손상을 감지하는 방법
PINk1이 미토콘드리아에 부착하는 방법
PINK1이 유비퀴틴 단백질에 표시를 남기는 방법
표시된 유비퀴틴이 손상된 미토콘드리아를 ‘재활용’하는 방법
PINK1이 제대로 기능하지 않으면 손상된 미토콘드리아를 제거하는 이 모든 과정에 영향이 미쳐, 파킨슨병으로 이어질 수 있는 거죠.
치료 방법 개선에 관한 향후 연구 가능성
칼레그리 박사 연구팀은 이번 PINK1의 시각화가 이 단백질을 더 활성화시키는 데 사용되는 약물을 테스트하는 데 도움이 될 것이라고 믿고 있습니다. 일부 약물이 개발되고는 있으나, PINK1과의 상호작용을 시각화 할 수 없어 테스트에 어려움이 있었죠.
PINK1의 활동을 증가시키는 새로운 약물 설계에 대한 추가적인 연구도 계획 중에 있습니다. 전망이 기대되는 이 연구는 파킨슨병의 초기 발병에 대처하는 데 도움이 될 수 있는 향상된 중재 및 치료 방법을 개발하는 데 보탬이 될 가능성도 있습니다.
