수면장애는 세포내 분자이동을 방해하는 세포질 혼잡 때문에 발생한다는 연구결과가 나왔다.
KAIST(한국과학기술원) 수리과학과 김재경 교수 연구팀은 불안정 일주기리듬(circadian rhythms)과 수면사이클을 유발하는 세포질 혼잡을 수학적 모델로 예측할 수 있다고 미국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.
뇌속 생체시계는 24시간 주기에 맞춰 살아갈 수 있도록 행동과 생리 작용을 조절한다. 매일 일정시간에 멜라토닌을 분비해 수면을 유도하는 등 운동능력이나 학습능력 전반적인 생리작용에 관여한다.
지난 2017년에는 생체시계의 핵심인 PER단백질이 매일 일정한 시간에 세포액 속으로 들어가 24시간 주기의 리듬을 만든다는 연구로 마이클 W 영 박사 등이 노벨생리의학상을 받은 바 있다. 하지만 PER단백질이 어떤 조건에서 일정한 시간에 핵 속으로 들어갈 수 있는지는 알려져 있지 않았다.
교수팀은 세포 내 분자의 움직임을 묘사하는 시공간적 확률론적 모형(spatiotemporal stochastic model)으로 PER단백질이 세포핵 주변에서 충분히 응축돼야 인산화와 동시에 핵 속으로 들어간다는 사실을 발견했다.
아울러 PER 단백질의 응축을 방해하는 지방액포 등의 물질들이 많아져 세포질이 혼잡해지면 인산화 스위치가 작동하지 않아 불안정한 일주기리듬과 수면사이클이 유발돼 인산화 스위치가 핵심이라는 사실도 확인했다.
교수팀은 또 미국플로리다주립대 이주곤 교수팀과 비만과 치매, 노화로 인한 세포질 혼잡도 수면사이클의 불안정을 초래하는 핵심 요인이라는 사실도 규명해 수면질환 치료의 새로운 패러다임을 제시했다.
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