생체 내 단백질의 잘못된 3차 구조는 알츠하이머, 파킨슨, 헌팅턴 병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질
환을 일으키는 원인이 된다. 사람의 크루츠펠트-야콥병(Creutzfeldt-Jacob disease; CJD)과 소의
해면상뇌증(bovine spongiform encephalopathy; BSE)과 같은 프리온 질환은 병원성 프리온(PrPSc)
에 의해 일어나는데, 병의 진행에 따라 병원성 프리온 이외에도 다양한 신경독성 물질이 축적됨이
알려져 있다. 소포체와 리소좀에서의 스트레스 또는 프리온 유전자의 병원성 돌연변이 등에 의해 세
포질 내에서 프리온 단백질의 잘못된 위치와 축적이 일어나며, 이것이 잠재적인 세포독성을 야기한
다. 아직까지 세포질 내에서 존재하는 프리온 단백질의 신경독성 기작은 잘 알려져 있지 않으나, 산
화-환원 반응이 가능한 금속 이온과 관련된 산화적 스트레스가 병원성 프리온에 의한 신경독성 생
성에 어떤 역할을 할 것으로 여겨지고 있다. 프리온 질환에서 항산화 효소들의 활성이 낮아지는 현
상은 세포막을 자유롭게 투과하는 과산화수소(H2O2)나 활성산소들을 발생시켜 신경세포에 독성으로
작용할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 프리온 질환에서 나타나는 리소좀 내의 철의 증가가
산화적 스트레스를 유발하며, 이러한 환경이 리소좀 막의 투과성을 변형시켜서 결국 프리온 단백질
의 축적과 리소좀으로부터의 방출을 일으킬 것이라는 가설을 세우고 실험을 수행하였다. 생쥐의 시
상하부에서 유래한 신경세포주인 GT1-7세포에서 세포를 철에 노출시켰을 때 프리온 단백질이 리소
좀에 축적되는 것을 관찰하였는데, 이것은 2가의 철(Fe2+)보다는 3가의 철(Fe3+)에 더 특이적으로
나타났다. 이렇게 축적된 프리온 단백질은 병원성 프리온의 특징으로 알려진 수용액 불용성의 특징
(insolubility)과 proteinase K (PK) 효소에 의해 분해되지 않는 성질(PK resistance)을 나타냈다.
제한된 실험조건에서 철 처리만으로는 리소좀의 막 투과성 변화가 충분하게 일어나지 않으나, 철과
과선화수소를 처리한 조건에서는 리소좀 막의 불안정을 초래하여 프리온 단백질이 세포질 내로 나오
게 되는 현상이 나타남을 확인하였다. 이러한 세포질 내 프리온이 존재하고 축적되는 기작에 대한
연구는 프리온에 의한 세포독성 기작의 이해와 이를 통한 예방 또는 치료제 개발에 기초 지식을 제
공할 것으로 여겨진다.