국내 연구진, 눈의 부분별 성장속도 조절원리 규명하다

김진우 카이스트 교수 연구팀 눈 성장 조절 유전자 발견
각 구획별 발달 속도에 차이 나는 원리도 규명해내

Nf2 결핍 생쥐의 안구 발달 이상을 보여주는 그림으로, A는 Nf2 유전자를 생쥐 신경계에서 선택적으로 제거하면 소뇌증과 두경부 구조 이상 등과 함께 다양한 안구 발달 이상이 나타난 모습이다. B는 Nf2 결핍 생쥐의 안구는 정상보다 작으며 각막 혼탁이 나타난 그림이며, C는 안구 내부 구조에서는 홍채와 섬모체가 미발달하고 이 부위가 망막색소상피세포로 채워지게 된다.

Nf2를 중심으로 한 섬모체 성장 조절 모델을 그림으로 표현한 것이다.

김진우 카이스트 교수

국내 연구진이 눈의 부분별 성장속도의 조절 원리를 규명했다.

한국연구재단은 김진우 카이스트 교수 연구팀이 눈의 성장을 조절하는 유전자를 발견하고, 각 구획별 발달 속도에 차이가 나는 원리를 규명했다고 17일 밝혔다.

눈의 신경조직 발달은 시신경 상피세포들이 망막, 망막색소상피세포층, 섬모체 등 세 개의 구획으로 나뉘면서 시작된다. 처음에 유사한 성격을 가졌던 이들 조직들은 점차 다른 속도로 성장하면서 서로 다른 크기와 고유한 특성을 갖는다.

섬모체와 망막색소상피세포층은 망막에 비해 성장속도가 느린 특징이 있고, 이들 조직의 발달 이상은 눈이 정상적으로 성장하지 못한 소안증과 깊은 관련이 있다. 그러나 이들 시신경 조직들 사이의 성장속도에 차이가 나는 이유는 여전히 큰 의문으로 남아있었다. 이런 의문을 연구팀은 풀어냈다. 연구팀은 종양 억제 인자로 잘 알려진 상피세포 극성 유도와 세포 간 접합구조 안정화에 기여하는 유전자인 Nf2가 섬모체와 망막색소상피세포에서 많이 발현되는 것을 발견했다.

또 이 유전자의 기능과 안구 조직별 성장 차이의 연관성을 조사했다. 연구팀은 생쥐의 섬모체에서 Nf2를 제거하면 섬모체가 과성장하면서 정상적인 단일층 구조를 형성하지 못하고, 결국 생쥐에게 소안증이 발생했다. Nf2가 사라지면 히포신호전달계가 정상적으로 활성화되지 못하고, 그 결과 Yap·Taz 전사조절자가 과활성되면서 섬모체의 과도한 성장이 일어난 것이라고 제1저자 문경환 박사과정 연구원은 설명했다.

이를 통해 Nf2는 각 구획의 세포분열 속도를 조절하는 스위치 역할을 한다는 것을 확인했다.

망막 조직에서는 Nf2 발현이 저해되어 빠르게 조직이 성장하는 반면, 망막색소상피세포에서는 Nf2 발현이 활성화돼 조직 성장이 멈춘다. 이 두 조직 사이에 위치한 섬모체에서는 Nf2가 일정 수준으로 유지되면서 서서히 성장한다.

김진우 교수는 "이 연구는 Nf2와 같은 세포 성장 억제인자가 눈의 각 지역마다 다르게 작용해 상이한 성장을 유도한다는 점을 밝힌 것"이라며 "이는 눈 뿐만 아니라 여러 기관 형성에 공통적으로 적용될 수 있는 원리로서, 다양한 선천적 기관 발달의 이상을 이해하는 단서를 제공할 수 있을 것"이라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인·집단연구), 뇌과학원천기술개발사업 등의 지원으로 수행됐으며, 발달생물학분야 세계적인 권위지 디벨로프멘탈 셀(Developmental Cell) 지난 14일에 게재됐다.
방원기 기자 bang@