금세기 생명과학 분야는 상상을 초월하는 획기적인 발전을 거듭해 왔다. 그러나 아직도 뇌에 대한 연구는 극히 미비한 실정이다. 전세계 과학계는 그 신비를 벗기는 일을 최대의 과제로 삼고 있다. 미국은 90년부터 10년간 ‘뇌의 10년’이라는 프로그램을 계획했다. 또한 1987년 베네치아에서 열린 서방 선진 7개국 정상회담(G7)에서 ‘인간첨단 과학 프로그램’을 채택해 막대한 연구비를 투자해 뇌에 대한 연구를 수행하고 있다.

  한마디로 정의하기는 어렵지만 뇌는 인간의 활동을 총괄하는 조정 센터로써, 수백 억 수천 억에 이르는 무수한 신경세포가 서로 다른 수천 개의 신경세포와 연결되어 교신하고 있으며 이러한 교신을 담당하고 있는 본체가 신경 전달 물질이다. 이제까지 잘 알려진 신경 전달 물질 중에는 GABA(감마아미노부틸산), 글루타믹산, 옥시토신, 아세틸콜린, 도파민, 노르에핀네프린, 세로토닌, 바소프레신 등이 있고 이러한 신경 전달 물질들이 그들의 특이한 수용체와 결합함으로써 신경 전달이 일어나는 것이다. 이러한 신경 전달 물질이나 수용체가 적절한 기능을 하지 못한다면 여러 가지 신경 질환이 발생하게 되는데, 예를 들면 도파민 신경계 이상에 의한 파킨슨병(아틀랜타 올림픽 성화를 전달했던 무하마드 알리가 앓고 있는 병), 정신분열증, 그리고 최근 가정주부들이 많이 앓고 있는 노르에피네프린 신경 장애에 의한 우울증, 조울증 등이 있다.

  이러한 신경 질환에 대한 치료제로써 파킨슨병에는 도파민 합성을 증가시키는 약, 정신분열증에는 도파민 수용체 기능을 차단시키는 약, 그리고 우울증에는 노르에핀네프린 신경계의 기능을 증강시켜 주는 약 등을 사용하고 있다. 또한 작년 3월 동경 지하철역에서 사린(Sarin)을 이용한 독가스 테러가 있었는데 이 물질은 아세틸콜린 신경계에 영향을 주어 신체마비를 일으키는 것이다. 특히 GABA는 주억제성 신경 전달 물질로써 뇌조직에서 농도가 낮아지게 되면 경련, 발작 그리고 간질병 등을 유발시킨다. 그러므로 GABA 분해 대사에 관여하는 효소의 활성을 저해시켜 주는 저해제를 사용하면 GABA를 분해시킬 수 없게 된다. 그러면 뇌조직의 GABA 농도가 높아져 항경련, 항간질병 치료효과를 기대할 수 있는 것이다.

  항간질병, 항경련 치료제 개발을 위하여 GABA 분해대사에 관여하는 조절효소들을 동물의 뇌(소 또는 돼지)로부터 정제하여 그것의 특성을 밝히고, 동물 및 인간 유전자 연구를 통하여 인간 뇌 조직에 있는 효소를 대량 얻으므로써 인간 효소의 3차 구조를 밝히는 생화학적, 분자생물학적 연구가 필요한 것이다. 이러한 연구는 현재 시판되고 있는 항경련 또는 항간질병 치료제의 부작용을 최소화시킬 수 있는 효과적인 치료제를 개발하는 데 도움을 줄 것이다. 필자는 신경 전달 물질 중에서 이러한 GABA 분해 대사에 관여하는 효소들에 관한 생화학, 분자생물학의 연구 결과로 이번 ‘과학기술 우수논문상’을 수상하게 됐다.

/ 최수영(유전공학과 부교수)