DGIST, 신경세포 간 신호전달 핵심 단백질 ‘카스킨2’ 기능 세계 최초 규명

(왼쪽부터) DGIST 고재원 교수, 장규빈 연구원, 충남대학교 한경아 교수./DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단(센터장 고재원 교수)이 신경세포 간 신호전달과 기억 형성에 핵심적인 역할을 하는 ‘카스킨2(CASKIN2)’ 단백질의 기능을 세계 최초로 규명했다.

이번 연구는 알츠하이머병, 자폐 스펙트럼 장애 등 시냅스 기능 이상 관련 뇌질환의 치료 전략 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.  

연구팀은 카스킨2 단백질이 시냅스 전 말단(신호 전달 측)에서 신호전달 강도를 조절할 뿐만 아니라, 시냅스 후 말단(신호 수신 측)의 기능까지 직접 통제한다는 사실을 발견했다. 

이는 카스킨2가 ‘PTPσ’ 단백질과 상호작용해 시냅스 전 말단의 세포 골격을 재배열하고, 이를 통해 후 말단의 NMDA 수용체 기능을 강화함으로써 신경세포 간 정보 전달을 원활하게 한다는 메커니즘을 규명한 것이다.  

연구팀은 카스킨2 또는 PTPσ의 기능을 제거한 생쥐 모델에서 공간 인지 기억 능력이 현저히 저하되는 것을 확인했다. 이는 분자 수준의 단백질 상호작용이 고등 인지 기능인 학습과 기억의 기반이 됨을 입증하는 결과다.  

고재원 교수는 “카스킨2가 시냅스 전·후 말단을 동시에 조절하는 ‘마에스트로’ 역할을 한다는 점을 규명함으로써, 신경세포 간 정교한 소통 메커니즘을 이해하는 데 중요한 진전을 이뤘다”며 “이번 연구가 카스킨2-PTPσ 단백질을 표적으로 한 뇌질환 치료제 개발의 과학적 기반이 될 것”이라고 말했다.  

한편, 이번 연구는 DGIST 뇌과학과 장규빈 연구원(공동 제1저자)과 충남대학교 의과대학 한경아 교수(공동 제1저자·공동교신저자)가 주도했으며, 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 2025년 11월 12일 온라인 게재됐다. 

연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌리더연구사업, 중견연구자지원사업, 세종과학펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.

/김락현기자 [e-mail]