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'기억의 비밀 풀리나?'…한국뇌연구원, 새로운 신경 단백질 기능 발견

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(톱스타뉴스 김지후 기자)
뉴시스 제공
[김지후 기자] 뉴시스에 따르면 한국뇌연구원은 미국 조지타운대학이 참여한 국제 공동연구팀과 함께 신경 단백질(MAP2)의 새로운 시냅스 강화기능을 발견했다고 6일 밝혔다.

이번 연구결과는 생물학 분야의 저명 학술지 'FASEB Journal' 온라인판에 게재됐다. 논문명은 Microtubule-associated protein 2 mediates induction of long-term potentiation in hippocampal neurons이다.

교신저자에 이계주 박사, 공동교신저자는 Daniel Park 미국 조지타운대학 교수이며, 김윤주 박사가 제1저자다. 장유나, 김지영, 김나리, 노슬기, 김혜연, Bridget Queenan, Ryan Bellmore, 문지영, 박형주, 라종철 등은 공동저자로 참여했다.

우리 뇌에 존재하는 신경세포들은 평생에 걸쳐 새로이 형성, 유지되고 소멸하면서 뇌의 기능을 조절하는 시냅스(synapse)라는 연접 부위를 통해 소통한다.

대표적 시냅스 가소성 현상인 장기강화는 반복적 자극으로 시냅스의 크기와 활성이 지속적으로 향상되는 상태를 말한다.

시냅스 크기, 활성의 증가 등은 곧 정보 저장의 원리로 보기 때문에 장기강화는 학습과 기억을 설명하는 중요한 세포학적 기전으로 알려졌지만, 그동안 분자 수준의 정확한 신호전달 원리에 대한 이해는 부족했다.

이번 연구로 성숙한 신경세포에서 장기강화를 유도하는데 수상돌기의 성장에 중요한 인자로 알려진 미세소관결합 단백질(MAP2)이 필수적으로 작용한다는 사실을 한국뇌연구원 연구팀이 최초로 밝혀냈다.

연구팀은 동물모델의 해마 신경회로에서 MAP2 단백질이 결핍되면 장기강화 현상이 유도되지 않는 것을 전기신호 측정, 영상분석 등 다양한 신경생물학적 연구기법을 통해 규명했다.

신경세포의 수상돌기에 위치하는 MAP2가 장기강화 자극 시 시냅스로 빠르게 이동하는 현상을 실시간 세포관찰 현미경과 전자현미경 등으로 발견했다.

그 결과 시냅스의 활성 향상에 중요한 신경세포의 흥분성 시냅스에 존재하는 이온성 글루탐산 수용체의 일종인 AMPA 수용체의 수가 많아지고 흥분성 시냅스의 시냅스후 구조로 기능하는 수상돌기 가시의 크기가 증가하는 것을 확인했다.

이번 연구는 지금까지 수상돌기 표지 단백질로만 알려졌던 MAP2가 시냅스 강화를 유도하는 과정에도 참여함으로써 궁극적으로 기억 형성에 관여할 가능성을 밝혔다는 것을 시사한다.

아울러 인류의 오랜 숙원인 '기억은 어떻게 생성되고 유지 되는가'에 대한 해답에 한 발짝 다가가 향후 치매 등 기억 관련 질환에 응용 가능한 기초 정보를 제시한 것으로 평가된다.

연구를 이끈 이계주 박사는 "MAP2의 시냅스 이동 현상이 인지행동에 미치는 영향을 후속 연구할 예정이다"며 "이번 연구가 자폐증, 조현병, 알츠하이머 등 시냅스 손상성 뇌질환 연구에 중요한 원천 자료로 활용되길 바란다"고 말했다.

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