한국연구재단(이사장 조무제)은 김지영 연구교수(서울대) 연구팀이 브로콜리의 성분 설포라판이 뇌의 특정 단백질 발현을 후성유전적으로 유도해 치매, 자폐증 등 신경계 질환을 예방할 수 있는 가능성을 제시했다고 16일 밝혔다. 

설포라판은 십자화과 채소에 많이 들어 있는 이소시아네이트(isothiocyanate)의 일종으로, 글루코시놀레이트(glucosinolate)가 미로시나아제(myrosinase)에 의해 가수분해돼 생산된다. 

후성유전은 DNA 서열 자체를 바꾸지 않으면서도 장기적으로 DNA 변화를 일으키는 현상이다.

연구팀은 설포라판이 우리 몸에서 뇌유래신경성장인자(BDNF)와 같은 건강한 유전자를 강화하도록 후성유전적으로 도움을 준다는 사실을 처음으로 발견했다.
    

뇌유래신경성장인자(BDNF)는 brain-derived neurotrophic factor. BDNF는 BDNF 유전자에 의해 생성되는 뇌 안에 있는 단백질이다. 신경계 성장요소의 일부인 신경영양인자 집단 중 하나로 뇌와 그 주변부에서 찾아볼 수 있다.

연구팀은 신경세포를 설포라판이 함유된 배양액에 키우거나 치매 유전자 변형쥐에 설포라판을 먹이면 뇌유래신경성장인자(BDNF)의 발현을 증가시킬 뿐만 아니라 신경세포 및 시냅스의 분자물질인 마이크로튜불결합단백질-2, 시냅토파이신*, PSD-95도 증가시키는 것을 확인했다.
   

* 시냅스 : 신경세포 축삭의 끝부분과 다른 세포의 접합부에서 신경세포 간 소통하도록 함.  
* 마이크로튜불결합단백질-2(microtubule-associated protein-2, MAP2): 미세소관결합 단백질 
* 시냅토파이신(synaptophysin): 신경세포 시냅스 소포막에 존재하는 당단백질  
* PSD-95(post-synaptic density 95): 시냅스 형성 및 유지의 역할을 하는 단백질

설포라판은 시냅스에 중요한 역할을 하는 TrkB와 그의 신호전달분자물질들(CREB, CaMKII, ERK, Akt)의 활성화에도 기여했는데, 이는 설포라판이 신경세포에서 히스톤탈아세틸효소(HDAC) 억제제로 작용해 핵단백질 히스톤3과 히스톤4의 아세틸화를 증가시키는 후성유전적 작용을 하기 때문이었다. 
   

TrkB(Tropomyosin receptor kinase B)는 BDNF 수용체로 BDNF가 신경세포의 발달과 성장에 역할을 하도록 BDNF의 신호를 받아들이는 역할을 한다.

히스톤탈아세틸효소(HDAC- histone deacetylase)는 핵단백질 히스톤으로부터 아세틸기를 떼어내어 유전자의 발현이 억제되도록 한다.

김지영 교수는 “이 연구는 브로콜리 등 십자화과 식물에서 얻을 수 있는 설포라판이 뇌의 발달과 성장, 신경계 질환 극복에 중요한 역할을 하는 뇌유래신경성장인자(BDNF)의 발현 유도를 규명한 것이다. 설포라판을 이용해 소아청소년들의 뇌의 발달과 성장을 돕게 하고, 뇌유래신경성장인자(BDNF)가 취약한 신경계질환 위험군에게 맞춤처방을 가능하게 할 수 있다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 미래창조과학부·한국연구재단 일반연구자지원사업(여성과학자) 지원으로 수행됐다. 국제적인 학술지 몰레큘러 뉴트리션 & 푸드 리서치(Molecular Nutrition & Food Research) 2월 3일자에 게재됐다.