신경세포의 신호가 수초 유지에 도움
한국뇌연구원 연구진이 성인 뇌에서 신경세포가 신경섬유를 둘러싼 절연 물질인 수초를 유지하도록 돕는 분자 신호 경로를 규명했다. 연구진은 CDK14, FAM19A1, DIP2A 세 단백질의 연관성을 밝히고, 신경세포가 보내는 신호가 수초를 만드는 세포에 어떤 영향을 미치는지 추적했다.
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한국뇌연구원은 2026년 10월 22일 연구 결과를 발표했다. 뇌질환연구부 최영식 책임연구원이 이끈 연구진은 FAM19A1이 결핍된 생쥐가 초기 뇌 발달 단계에서는 수초에 뚜렷한 차이를 보이지 않았지만, 성체가 된 뒤에는 수초가 얇아진다는 사실을 확인했다. 이 변화는 뇌 발달이 끝난 뒤에도 절연 구조를 계속 유지해야 한다는 점에 주목하게 했다.
연구진은 뇌에서 수초를 만드는 세포인 희소돌기아교세포 표면의 수용 단백질도 확인했다. 성체 생쥐의 희소돌기아교세포에서 DIP2A를 선택적으로 줄이자, 뇌의 양쪽 반구를 연결하는 신경섬유 다발인 뇌량에서 수초가 감소했다.
이번 연구는 학술지 Cell Communication and Signaling에 게재됐다. 연구에 따르면 CDK14가 신경세포 안에서 FAM19A1을 변형해 세포 밖으로 분비되도록 돕고, 분비된 FAM19A1은 희소돌기아교세포의 DIP2A와 결합한다. 이 상호작용은 희소돌기아교세포의 성숙을 촉진하고 수초 유지를 뒷받침한다.
논문 제목은 “성인 뇌의 수초 항상성 유지를 위해 CDK14 의존성 신경세포 FAM19A1 인산화가 희소돌기아교세포의 DIP2A 신호를 활성화한다”이며, 백순봉, 여승은, 정현진, 장재명, 성재영, 최영식이 저자로 참여했다. 논문은 2026년 4월 10일 접수돼 2026년 9월 5일 승인됐으며, 2026년 10월 6일 Cell Communication and Signaling에 게재됐다. DOI는 10.1186/s12964-026-03221-3이다.
성인 뇌에도 수초 유지가 필요한 이유
수초는 신경세포가 전기 신호를 전달하는 긴 섬유인 축삭을 감싼다. 전선을 감싸는 절연체처럼 신호가 빠르고 안정적으로 이동하도록 돕는다. 뇌와 척수를 포함하는 중추신경계에서는 희소돌기아교세포가 이 수초를 만든다.
성인의 수초도 신경 활동과 주변 환경에 반응해 계속 변한다. 따라서 생물학적 과제는 발달 과정에서 절연 구조를 만드는 데 그치지 않는다. 뇌 회로가 계속 활동하는 동안 그 절연 구조가 제 기능을 유지하도록 하는 방법도 필요하다.
최 연구팀은 신경세포가 이 과정에 어떻게 참여하는지 조사했다. 연구 결과에 따르면 신경세포가 신호 단백질을 분비하고, 이웃 세포는 표면의 단백질을 통해 신호를 받아들인다. 신호를 받은 세포는 성숙 상태를 바꾸며, 이를 통해 신경섬유를 둘러싼 수초 유지에 도움을 준다.
생쥐 실험에서 확인한 FAM19A1의 역할
연구팀은 중추신경계 신경세포가 분비하는 단백질인 FAM19A1에서 연구를 시작했다. 분비 단백질은 이를 만드는 세포 밖으로 나와 다른 세포에 신호를 전달할 수 있다. 연구진은 이 신호가 수초를 담당하는 세포를 조절하는 데 관여하는지 살펴봤다.
FAM19A1이 결핍된 생쥐는 초기 뇌 발달 단계에서 수초에 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 그러나 성체가 되자 수초가 얇아졌다. 생애 단계에 따라 달라진 결과는 이번 발견의 핵심이다. 뇌가 초기 수초 구조를 만드는 시기가 지난 뒤에야 영향이 뚜렷해졌기 때문이다.
이 결과는 FAM19A1이 성인기에도 수초의 안정성을 유지하는 데 관여한다는 점을 보여준다. 또한 초기 발달 단계만 살폈다면 이 단백질의 중요한 역할을 놓쳤을 수 있다는 점도 시사한다.
수초 두께는 변화를 구체적으로 측정하는 지표였다. 수초가 얇아졌다는 것은 축삭을 둘러싼 절연 물질이 줄었다는 뜻이다. 연구진은 이어 이러한 변화의 기전을 파고들며, 희소돌기아교세포의 어떤 단백질이 FAM19A1을 받아들이고 신경세포가 보내는 신호를 어떻게 조절하는지 조사했다.
DIP2A가 신호를 받는다
연구팀은 단백질체 분석을 통해 희소돌기아교세포 표면에서 FAM19A1의 수용체 역할을 하는 DIP2A를 확인했다. 단백질체학은 단백질과 단백질 간 상호작용을 연구하는 분야다. 수용체는 분자 신호를 인식해 세포가 이에 반응하도록 하는 단백질이다.
수용체를 발견하면서 연구진은 FAM19A1을 분비하는 신경세포와 이를 받아들이는 희소돌기아교세포를 잇는 구체적인 연결고리를 확인했다. 이어 성체 생쥐의 뇌에서 희소돌기아교세포의 Dip2a 발현을 선택적으로 낮췄다. 발현을 낮춘다는 것은 해당 유전자가 암호화하는 단백질의 세포 내 생산량을 줄이는 것을 뜻한다.
이 조작 뒤 뇌량에서 수초가 감소했다. 뇌량은 뇌의 좌우를 연결하는 신경섬유가 지나가는 부위로, 신경섬유를 둘러싼 절연 구조를 연구하기에 적합한 곳이다.
FAM19A1 결핍 실험과 Dip2a 억제 실험은 같은 신호 경로를 양쪽에서 살펴봤다. 한 실험에서는 신경세포가 보내는 신호를 제거했고, 다른 실험에서는 희소돌기아교세포의 수용 장치를 줄였다. 두 실험 결과를 종합하면 세포 간 신호 전달과 성인기 수초 유지가 연관된다는 점을 알 수 있다.
CDK14가 분자 단계 조절
CDK14는 기전의 또 다른 단서를 제공했다. CDK14는 다른 단백질에 인산기를 붙이는 효소인 인산화효소다. 인산화라고 하는 이 화학적 변형은 다른 분자와의 상호작용을 비롯해 단백질의 작용 방식을 바꿀 수 있다.
연구진은 FAM19A1의 특정 부위인 109번째 아미노산 트레오닌, 즉 T109를 표적으로 확인했다. 단백질은 아미노산이 연결된 사슬이며, 트레오닌은 그 구성 요소 중 하나다. 숫자는 사슬에서 해당 아미노산의 위치를 나타내며, 이를 통해 연구진은 CDK14가 작용하는 지점을 특정했다.
CDK14가 T109에서 FAM19A1을 인산화하자 FAM19A1 분비량이 늘고 DIP2A와의 결합도 강해졌다. 따라서 이 변형은 신경세포에서 신호가 방출되는 과정과 수용 세포와 상호작용하는 과정 모두에 영향을 미쳤다.
이 과정을 차단하면 FAM19A1의 분비와 DIP2A 결합이 감소했다. 희소돌기아교세포의 성숙을 촉진하는 FAM19A1의 기능도 약해졌다. 이처럼 서로 연결된 변화를 통해 연구팀은 CDK14, FAM19A1, DIP2A를 수초와 관련된 개별 단백질 세 개가 아니라 하나의 신호 경로로 설명했다.
이 과정은 세 단계로 정리할 수 있다. CDK14가 신경세포 안에서 신호 단백질을 변형한다. FAM19A1이 분비돼 희소돌기아교세포의 DIP2A와 결합한다. 이 상호작용은 세포의 성숙과 수초 유지를 돕는다.
주변 환경에 적극 관여하는 신경세포
교신저자인 최 연구원은 이번 연구 결과가 신경세포가 수초를 유지하는 세포에 적극적으로 영향을 준다는 점을 보여준다고 말했다. 그는 한국어 발언을 옮긴 설명에서 다음과 같이 밝혔다.
신경세포는 단순히 수초로 보호받는 대상이 아니라, FAM19A1이라는 분자 신호를 이용해 희소돌기아교세포의 성숙과 수초 상태를 능동적으로 조절한다는 사실을 확인했습니다.
한국뇌연구원이 10월 22일 발표한 보도자료에는 최 연구원의 발언이 다음과 같이 실렸다.
교신저자인 최영식 박사는 “신경세포는 단순히 수초로 보호받는 대상이 아니라, FAM19A1이라는 분자 신호를 이용해 희소돌기아교세포의 성숙과 수초 상태를 능동적으로 조절한다는 사실을 확인”했다며, “향후 CDK14–FAM19A1–DIP2A 신호축이 노화와 퇴행성 뇌질환에서 발생하는 수초 손상과 어떠한 관련이 있는지를 규명한다면, 성체 수초의 안정성을 보존하거나 손상된 수초의 회복을 촉진하는 새로운 치료전략 연구로 확장할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 발견은 서로 별개로 보일 수 있는 두 기능, 즉 신경 신호 전달과 그 신호가 이동하도록 돕는 물질의 유지 사이에 연결고리를 제시한다. 신경세포는 전기 신호를 전달하고 희소돌기아교세포는 수초를 만든다. 이번에 규명된 경로는 신경세포가 주변 세포의 상태를 조절하는 데에도 도움을 줄 수 있음을 보여준다.
희소돌기아교세포가 수초를 만들고 유지하려면 기능을 수행할 수 있는 상태로 성숙해야 한다. 연구진은 이 과정을 촉진하는 신호를 추적해 신경세포가 주변 환경을 유지하는 한 가지 방식에 대한 분자 수준의 설명을 제시했다.
노화·뇌질환 연구의 다음 단계
앞으로는 CDK14, FAM19A1, DIP2A 신호 경로가 노화와 퇴행성 뇌질환에서 나타나는 수초 손상과 어떤 연관이 있는지 살펴볼 예정이다. 이 연관성은 아직 확인되지 않았다. 이번 연구는 생쥐 실험과 분자 기전을 다뤘으며, 치료법 개발은 향후 연구 방향으로 제시됐다.
최 연구원은 이러한 연관성을 규명하면 성인 수초의 안정성을 보존하거나 손상된 수초의 회복을 촉진하는 전략 연구로 확장할 수 있다고 말했다. 이는 기존 절연 구조를 유지하고 손상 후 복구를 돕는다는 두 가지 연관된 목표다.
이번에 밝혀진 경로는 FAM19A1 분비, DIP2A와의 결합, 희소돌기아교세포의 성숙 반응 등 구체적으로 살펴볼 단계를 제시한다. 노화나 질병이 진행될 때 이 단계 중 어떤 부분이 변하는지 파악하면 후속 실험의 초점을 정하는 데 도움이 될 수 있다.
이번 연구는 한국 과학기술정보통신부와 산업통상자원부의 지원을 받았다. 이승복 원장이 이끄는 한국뇌연구원은 뇌질환연구부의 연구 성과로 이번 결과를 발표했다.
주요 내용
- 한국뇌연구원은 2026년 10월 6일 Cell Communication and Signaling에 논문이 게재된 뒤, 2026년 10월 22일 연구 결과를 발표했다.
- FAM19A1이 결핍된 생쥐는 초기 발달 단계에서는 뚜렷한 차이가 없었지만 성체가 된 뒤 수초가 얇아졌다.
- DIP2A는 희소돌기아교세포에서 FAM19A1의 수용체로 확인됐다. 이 세포에서 Dip2a 발현을 낮추자 성체 생쥐 뇌량의 수초가 감소했다.
- CDK14는 T109 부위에서 FAM19A1을 변형해 분비와 DIP2A 결합을 촉진하고, 희소돌기아교세포의 성숙을 돕는 기능을 강화한다.
- 연구팀은 이 신호 경로와 노화 및 퇴행성 뇌질환에서 발생하는 수초 손상의 연관성을 조사할 계획이다.
