성덕고등학교 아침 T.E.D (Technology, Entertainment, Design) 1회 영역: 생명공학

[1] 뇌는 수많은 신경세포로 이루어져 있으며, 이 신경세포는 시냅스라는 작은 구조물(약 0.5 마이크론)을 통해서 서로 소통한다. 시냅스는 전-시냅스와 후-시냅스로 나뉘어 지는데, 전-시냅스에서 신경전달물질이 분비되어 후-시냅스의 수용체에 붙어 자극이 전달되는 방식으로 서로 소통한다. 이러한 시냅스 형성의 가장 중요한 과정은 전-시냅스와 후-시냅스가 서로 제 짝을 찾아 올바른 신경회로를 만드는 것인데, 이 과정을 매개하는 것이 시냅스 접착 단백질로 시냅스 형성에 이들이 주로 관여한다는 사실만 밝혀졌을 뿐, 추가적인 기능에 대해서는 거의 알려진 바가 없었다.

[2] 그러나 IBS 시냅스 뇌질환 연구팀에서 전-시냅스에 위치한 시냅스 접착 단백질 중 하나인 PTpo가 탈인산화 효소기능을 통해 기억의 형성과 제거에 중요한 역할을 하는 NMDA 수용체의 양을 증가시키고 안정되시키는 기능이 있다는 사실을 밝혀내었다.

[3] 연구팀은 새로운 사물이나 새로운 생쥐, 새로운 상황이나 규칙의 변화 등 다양한 실험환경에 대한 노출 후 일반 생쥐와 PTPσ가 결손된 생쥐의 반응 차이를 비교해 PTPo가 결손된 생쥐가 새로운 대상을 인지하지 못한다는 사실을 증명해냈다. 대표적인 예로 3개의 방으로 구성된 생쥐의 상호작용 실험에서 PTPo 단백질이 결손된 생쥐는 물체와 생쥐가 놓여있을 때 생쥐와 사회적 상호작용을 잘하였지만, 생쥐가 다른 생쥐로 바뀌었을 때 새로운 생쥐를 인식하지 못했다. 이와 같은 ‘새로움’에 대한 인식 결여는 기억의 형성에 중요한 역할을 하는 해마의 특정 신경회로와 NMDA 수용체의 결손에 따른 것으로, PTPo 단백질이 해마에서 다시 생겨나거나 NMDA 수용체의 기능이 정상화되면 생쥐의 새로움에 대한 인지기능이 회복되었다.

[4] 이 연구를 이끈 김은준 단장은 시냅스 접착 단백질의 하나인 PTPσ가 단순히 전-시냅스와 후-시냅스를 연결하는 ‘접착제’가 아니라 새로운 자극에 대한 인식능력을 조절하고 관련 신경회로를 활성화시키는 물질이라는 사실을 밝혀냈다”며 “이 연구가 관련 뇌질환의 발병 기전 이해 및 향후 뇌인지 기능 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

1. NMDA 수용체의 양을 증가시키는 물질의 이름은 무엇이였나요?

2. 시냅스가소성이 무엇인지 찾아 써봅시다.

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✜ 자료조사 : 정현규, 조성훈

✜ 대본작성 : 조성훈

✜ 프레지 제작 : 조성훈

✜ 촬영 : 정현규 조성훈

✜ 편집 : 조성훈, 정현규
✜ 영상 출처 : TED, Elife

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