뉴욕대 의대 연구팀 '셀'에 논문 게재,  사지마비 치료법 실마리 제공할 수도

바다 밑을 지느러미로 걸어다니는 '꼬마홍어'가 품은 4억2천만년 된 비밀이 척추 손상 사지마비의 치료법을 개발하는 실마리가 될지 주목된다.

미국 뉴욕대(NYU) 의대 신경과학생리학과의 제레미 다센 교수가 이끄는 연구팀은 '육지 보행을 위한 신경 기반의 오래된 기원'(The Ancient Origins of Neural Substrates for Land Walking)이라는 제목의 논문을 생명과학 권위지 '셀'(Cell)에 8일(현지시간) 발표했다.

꼬마홍어(영어명 little skate·학명 Leucoraja erinacea)는 가슴 쪽에 달린 지느러미로는 물 속에서 헤엄을 치지만 골반 쪽에 달린 지느러미로 바다 바닥을 걷기도 한다.

왼쪽과 오른쪽 골반지느러미를 번갈아가면서 내밀었다가 움츠리는 것을 반복하는 방법으로 딱딱한 바닥에서 추진력을 확보한다. 네발걷기 동물이 걷는 것과 기본적으로 같다.

연구진은 꼬마홍어가 걷기 위해 지느러미의 움직임을 조정하는 운동신경이 형성되는 유전학적 과정을 연구한 결과, 이것이 네발동물(양서류·파충류·조류·포유류 등)에서 사지의 움직임을 조정하는 운동신경의 형성 과정과 유사한 특성을 지니고 있음을 발견했다.

운동신경을 포함한 대부분의 세포 조직이 형성될 때는 '전사인자'(transcription factor)라고 불리는 단백질이 디옥시리보핵산(DNA)에 결합해 특정 유전자를 발현시키거나 비발현 상태로 만드는 데에 관여한다

연구진은 '리보핵산(RNA) 시퀀싱'이라는 기술을 이용해 이런 전사인자의 역할 중 많은 특성이 꼬마홍어와 네발동물에서 유사하며, 특히 사지 운동을 조정하는 신경이 형성될 때는 'Foxp1'이라는 전사인자가, 이런 신경의 분화 과정에는 'Isl1'이나 'Lhx1' 등 전사인자가 각각 역할을 한다는 공통점을 보였다.

 

이는 꼬마홍어와 네발동물의 진화 경로가 갈라지기 시작한 약 4억2천만년 전 공통 조상 단계에서 이미 '걷기'를 가능케 하는 기반이 되는 유전자와 신경회로 구조가 있었음을 시사하는 것이라고 연구진은 설명했다. 다만 당시 공통 조상이 바다 밑을 실제로 걸었을 공산은 크지 않다고 덧붙였다.

제레미 다센 교수는 "보행 능력은 척추동물이 바다에서 육지로 올라오면서 진화한 것이라고 일반적으로 여겨져 왔다"며 이번 연구로 보행에 필요한 유전자와 신경회로의 발달 과정이 그보다 훨씬 전부터 존재했음이 드러나 통념이 뒤집혔다고 설명했다.

연구진은 이번 연구가 보행 등 사지 운동의 특성을 밝혀 내고 더 멀리 나아가 척추 손상 등에 따른 사지마비를 치료하는 방법을 연구하는 데도 기여할 것으로 기대하고 있다. 꼬마홍어의 신경 발달 과정이 네발동물보다는 간단하기 때문에 단순화된 모델로 유용하다는 이유다.(연합뉴스, 2018년 2월 9일)

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