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뇌속 신경전달물질 주머니 뭉쳐있는 원리 규명

심영석 기자 입력 2021. 01. 11. 19:00

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한국연구재단은 서울대 의과학과 장성호 교수 연구팀이 미국 예일대 연구팀과 공동연구를 통해 뇌속 신경전달물질 주머니간 응집 원리를 규명했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 결과적으로 시냅스소낭 간 자가 응집현상을 일으키는 두가지 중요 단백질을 규명했다.

이 두 단백질을 활용한 비신경세포에서의 시냅스소낭 응집구조 재현 기술은 앞으로 기초신경과학 연구와 관련 신경계 질환 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

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서울대 장성호 교수팀 연구 성과..신경계질환 연구 도움 기대
시냅토파이신과 시냅신에 의한 액체-액체 상분리 현상 및 비신경세포에서의 시냅스소낭 응집 모사 구조 형성(미국 예일대 박대훈 박사후연구원 제공) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국연구재단은 서울대 의과학과 장성호 교수 연구팀이 미국 예일대 연구팀과 공동연구를 통해 뇌속 신경전달물질 주머니간 응집 원리를 규명했다고 11일 밝혔다.

뇌속 신경세포는 시냅스소낭이라는 작은 주머니에 신경전달물질을 보관하고 있다.

신경세포가 자극을 받으면 이 주머니들이 세포막에 융합해 안에 있는 신경전달물질을 분비함으로써 다음 신경세포로 신경전달이 일어나게 된다.

자극이 없는 평상시 시냅스소낭들은 서로 무리를 지어 뭉쳐 있는데 어떤 원리인지는 잘 알려지지 않았다.

연구팀은 시냅스소낭들이 서로 단단히 뭉쳐있음에도 불구하고 유동적으로 움직일 수 있는 것을 토대로 고체상태가 아닌 액체-액체 상분리 현상(liquid-liquid phase separation)에 의한 응집현상일 것이라 가정하고 연구를 진행했다.

액체-액체 상분리 현상은 물과 기름을 섞을 경우 각자 액체로서의 유동성은 지니지만 그 둘은 섞이지 않고 각각 뭉쳐있는 현상을 말한다.

최근 이 같은 상분리 현상이 살아있는 세포에서도 일어날 것이라는 여러 증거들이 제시돼 왔다.

이에 연구팀은 일련의 연구를 통해 시냅스소낭에 풍부하게 존재하는 두 단백질인 시냅토파이신(Synaptophysin)과 시냅신(Synapsin)간 상호작용이 시냅스소낭의 액체-액체 상분리 현상을 일으키는데 결정적인 역할을 하는 것을 규명했다.

세포내 액체-액체 상분리현상 증명 실험 (미국 예일대 박대훈 박사후연구원 제공)© 뉴스1

또, 이러한 원리를 이용해 기존에 신경세포에서만 특이적으로 관찰되던 시냅스소낭 응집 구조를 비신경세포에서 그대로 모사할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 결과적으로 시냅스소낭 간 자가 응집현상을 일으키는 두가지 중요 단백질을 규명했다.

이 두 단백질을 활용한 비신경세포에서의 시냅스소낭 응집구조 재현 기술은 앞으로 기초신경과학 연구와 관련 신경계 질환 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2021년 1월11일자에 게재됐다.

km5030@news1.kr

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