IBS, 시냅스 접착 단백질 PTPσ의 인지 기능 발견

IBS 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 연구팀은 새로움을 인식하는데 관여하는 시냅스 기전 및 신경회로를 발견했 다고 20일 밝혔다.

연구는 신경전달의 기본 단위인 시냅스 형성과정의 이해는 물론 인간의 뇌에서 새로움 인식에 관여하는 신경회 로를 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다.

뇌는 수많은 신경세포로 이루어져 있다. 이 신경세포는 시냅스 라는 작은 구조물을 통해서 서로 소통한다. 시 냅스는 전-시냅스와 후-시냅스가 서로 접착되어 만들어 지는데, 전-시냅스에서 신경전달물질을 내보내면 후- 시냅스가 수용체를 통해 신경전달물질을 감지하는 방식으로 신경전달이 일어난다.

연구팀은 전-시냅스에 위치한 PTPσ라는 시냅스 접착 단백질이 기억을 매개하는 것으로 알려진 NMDA 수용 체가 위치하고 안정화될 수 있도록 도와 기능을 조절한다는 사실을 밝혀냈다.

시냅스는 그 활성 정도에 따라 구조와 기능이 지속적으로 변화가능하며 이를 시냅스가소성이라 부른다. 시냅스 가소성은 뇌의 여러 기능에 관여할 것으로 예상되며 특히 기억의 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있 다.

시냅스 접착 단백질 PTPσ가 탈인산화 효소 기능을 통해 후-시냅스의 NMDA 수용체 양을 증가시켜 해마 영역 에서 NMDA 수용체에 의존적인 시냅스가소성을 조절하게 되는 것이다. 시냅스 접착 단백질 PTPσ가 시냅스 형 성에 관여한다는 기존의 체외실험 결과와 달리 시냅스 형성과는 무관하지만 성숙과 관련되어 있다는 결과를 동 물의 체내실험을 통해 얻었다.

연구진은 생쥐 실험을 통해 PTPσ가 결손된 생쥐는 시냅스 형성 자체에는 별다른 문제점이 없었음에도 새로움을 인식하지 못한다는 사실을 증명했다.

새로운 사물이나 새로운 생쥐, 새로운 상황이나 규칙의 변화 등 다양한 실험환경에 대한 노출 후 일반 생쥐와 PTPσ가 결손된 생쥐의 반응 차이를 통해 새로운 대상을 인식하지 못함을 보였다.

대표적인 예로 3개의 방으로 구성된 생쥐의 상호작용 실험에서 PTP 단백질이 결손된 생쥐는 물체와 생 쥐가 놓여있을 때 생쥐와 사회적 상호작용을 잘하였지만, 생쥐가 다른 생쥐로 바뀌었을 때 새로운 생쥐를 인식하지 못했다.

새로움에 대한 인식 결여는 해마의 특정 신경회로와 NMDA 수용체 결손에 따른 것으로 PTPσ 단백질이 해마에 서 다시 발현되거나, NMDA 수용체의 기능이 정상화되면 생쥐의 새로움에 대한 인식 기능이 회복되었다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자
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