미국 스텐포드 대학의 토마스 쥐트호프 교수(2013년 노벨생리의학상 수상자)에 의해 발견된 뉴롤리진과 뉴렉신은 대표적인 시냅스단백질로 시냅스 발달에 관여하는 중요한 인자로 잘 알려져 왔으나, 구체적인 조절기전이 명확하게 규명되지 않은 상태였다.
최근 MDGA1이라는 단백질이 뉴롤리진-뉴렉신 결합을 방해하는 인자로 제안되었다. 특히 MDGA1이 뉴롤리진-2와 특이적으로 결합하여 억제적 시냅스의 발달을 선택적으로 억제시킨다는 것이 알려진 후, 이들의 3차원 분자구조 규명을 위한 경쟁적인 연구가 전 세계적으로 이루어지고 있는 상황이었다.
본 연구진은 단백질 구조생물학(단백질결정학과 바이오투과전자현미경 기술), 신경생물학, 첨단 세포이미징 등 다양한 분야의 유기적인 협력 연구를 통하여 시냅스형성 조절 관련 새로운 분자메커니즘을 선도적으로 제시할 수 있었다.
특히 억제성 시냅스 발달에 관여하는 핵심 조절복합체(뉴롤리진-2/MDGA1) 3차원 구조를 규명함으로써, MDGA1단백질의 기능적 핵심부위를 발굴하였을 뿐만 아니라, 다양한 생화학적 실험을 통하여 MDGA1의 억제성 시냅스 선택적 조절기전을 최초로 제시하였다.
최근 들어 뉴롤리진/뉴렉신 이외에도 다양한 시냅스 단백질들이 발견되어 연구가 진행되고 있으며, 본 연구진은 해당연구 분야에서 특히 주목받고 있는 LAR-RPTP/Slitrk,IL1RAPL1 그리고 IL-1RAcP)과 결합한 이후 신경세포 막에서 배열이 변화하여 결합체 클러스터를 형성하게 됨을 최초로 발견하였고, 이 과정이 시냅스 형성 초기에 중요한 역할을 하게 된다는 새로운 분자기전을 제시하였다.
또한 헤파란황산이 이러한 LAR-RPTP중심 시냅스 단백질 결합체 클러스터를 가역적으로 다시 해리될 수 있음을 새롭게 발견하였고, 이들의 생리적 환경에서의 역할 규명을 위한 후속 연구를 계획하고 있다.
