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서울대학교
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등록 2017.02.17    조회650  인쇄  주소복사  소셜네트워크로 공유하기
Sulforaphane epigenetically enhances neuronal BDNF expression and TrkB signaling pathways
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

본 논문은 십자화과식물의 성분 sulforaphane이 brain-derived neurotrophic factor (BDNF, 뇌유래신경영양인자1)) 유전자의 발현을 후성유전2)적으로 유도하여 치매, 자폐, 조현병(정신분열증) 등의 신경계질환을 예방할 가능성을 제시하고 있습니다. Sulforaphane은 신경세포와 치매유전자변형쥐 모두에서 BDNF의 발현을 증가시킬 뿐만 아니라 신경세포 및 시냅스의 분자물질인 MAP2(microtubule-associated protein 2), synaptophysin, PSD-95(postsynaptic density protein-95)도 증가시키는 것을 확인했습니다.

Sulforaphane은 시냅스에 중요한 역할을 하는 TrkB 신호전달분자물질들 CREB, CaMKII, ERK, Akt의 활성화에도 기여했는데, 이는 sulforaphane이 신경세포에서 HDAC(histone deacetylase) 억제제로 작용하여, 핵단백질 histone 3과 histone 4의 아세틸화를 증가시키는 후성유전적 작용을 하기 때문이었습니다. 이번 연구성과는 sulforaphane을 이용해 BDNF가 취약한 위험군에게 맞춤처방을 가능하게 합니다.

1)
뇌유래신경영양인자(BDNF): Brain-Derived Neurotrophic Factor. BDNF는 BDNF 유전자에 의해 생성되는 뇌 안에 있는 단백질로서, 성장요소의 일부인 신경영양인자 집단 중 하나이다. 이 인자는 기본적인 신경 성장 요인에 연관되어 있으며, 뇌와 그 주변부에서 찾아볼 수 있다.
2)후성유전: DNA 서열 자체를 바꾸지 않으면서도 장기적으로 DNA 변화를 일으키는 현상.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

서울대학교 수의과학연구소는 약물 개발의 전임상 단계에서 반드시 필요한 연구들을 동물 모델을 통해 수행합니다. 인간에게 나타나는 여러 가지 질환들을 동물모델로 개발하고, 난치병 치료기술과 같은 원천기술 개발에 독보적 지위를 확보해 가고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

선행된 생쥐연구에서 sulforaphane이 cholinergic system을 강화하고 기억력을 개선시킴을 확인3)하였는데 이는 매우 고무적이었고, 최근 신약개발시장에서 화두에 오른 BDNF에 sulforaphane이 미치는 영향이 궁금하였습니다. 많은 글로벌 제약사들이 치매치료제 개발에 많은 비용을 투자하여 연구하고 있지만 계속해서 실패하고 있는데, 이는 기존 치매치료제 개발의 타겟이 acetylcholinesterase 저해, 아밀로이드 단백질 억제 등으로 잘못 설정되었기 때문이라는 의견들이 많습니다. 이들 분자타겟은 치매가 상당히 진행된 후의 증상들을 개선하기 위해 설정된 것으로서 이 보다는 치매의 초기단계에서부터 관리할 수 있는 약물개발의 중요성이 강조되고 있습니다. 이러한 측면에서 BDNF는 최근 치매 극복을 위한 새로운 분자타겟으로 부상하고 있으며 sulforaphane이 BDNF 조절에 영향을 미치지 않을까 궁금하여 수행했던 실험에서 BDNF의 발현 유도라는 재미있는 결과를 얻게 되었습니다.

3)
Lee S, Kim J, Seo SG, Choi B-R, Han J-S, Lee KW, Kim J. Sulforaphane alleviates scopolamine-induced memory impairment in mice. Pharmacological Research. 2014 July; 85:23-32.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 학생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

100세 시대, 120세 시대를 이야기합니다. 이러한 시대의 흐름이 재앙이 아닌 축복이 되기 위해서는 well-aging에 대한 연구는 반드시 필요합니다. 생명의 현상을 이해하고 인류가 당면한 질병들을 극복하기 위해서 생명과학은 매우 중요한 학문분야이고 앞으로 해내야 할 일들이 많습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

내가 하는 과학이 나와 내가 일하는 연구실에 국한되지 않고 사회에 적용될 수 있기를 소망합니다. 관련하여 십자화과 채소 및 sulforaphane을 염두에 둔 레시피 개발, 건강기능식품개발, 신약개발 등을 기대해 볼 수 있겠습니다. 미래사회에서 행복하고 건강한 삶을 영위하기 위해서는 자신이 가지고 있는 신체의 부족함을 알고(즉, 개인의 DNA, 가족병력, 체질 등), 이를 전 생애에 걸쳐 관리하는 생활습관이 매우 중요합니다. 자신의 취약한 DNA를 알고 건강한 식습관을 포함한 생활습관을 통한 예방은 분명히 발병 후 치료보다 강조되어야 하는 필요조건입니다. sulforaphane의 약리작용기전은 무궁무진할 것입니다. 그 기전들을 하나씩 풀어가는 것을 목표로 하고 있습니다. 단기적으로는 sulforaphane이 줄기세포의 생장과 분화에 미치는 영향을 연구하고자 계획하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

브로콜리 등 십자화과 식물에서 유래되는 주요한 성분인 sulforaphane과 뇌 건강 사이의 상관관계에 대한 연구들은 이제 시작된 수준이며, 차츰 그 결과들이 쌓여져 가기를 기대합니다. Sulforaphane의 뇌에서의 효능을 제대로 검증하기 위해서는 충실한 기초연구와 대규모의 임상연구가 반복적으로 이루어져야 합니다. 신뢰할 만한 임상결과를 얻기 위해서는 많은 임상대상이 필요하고, 오랜 기간 동안 그 효능이 추적되어야 하며, 연구결과를 방해할 수 있는 많은 요소들은 배제되어야 합니다. 이제 시작된 sulforaphane에 대한 연구가 어떻게 임상적으로 적용될 수 있을지 관련 연구자 분들이 함께 고민해 주시면 좋겠습니다.

upload image

Sulforaphane을 함유하고 있는 대표 식물들. Sulforaphane이 함유되어 있는 십자화과식물들의 사진. 브로콜리 (broccoli), 브로콜리새싹 (broccoli sprouts), 방울다다기양배추 (Brussels sprouts), 양배추 (cabbages), 꽃양배추 (cauliflower), 청경채 (bok choy), 케일 (kale), 콜라드 (collards), 카이란 (Chinese broccoli, 芥蘭), 콜라비 (kohlrabi) 등이 있다 (구글 이미지 검색에서 '사용권한'을 '상업적 용도로 사용'하여 검색함).

Category: Pharmacology, Neuroscience, Medicine
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