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뇌신경세포 신호전달의 최종단계 작용 밝혀
뇌신경세포 신호전달의 최종단계 작용 밝혀
  • 동양일보
  • 승인 2013.08.27 15:25
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서울대 이석호·호원경 교수팀, 노벨상 수상자와 공동연구

국내 연구진이 노벨상 수상자와 진행한 공동연구에서 신경세포 신호전달의 최종단계에 대한 표준모델을 제시했다.

이 연구 성과는 뇌신경 회로 분석과 뇌 정보처리 방식에 대한 이해를 도와 뉴로컴퓨팅 분야 발전에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.

27일 미래창조과학부에 따르면 서울대학교 의과대학 이석호, 호원경 교수 연구팀은 1991년 노벨생리의학상 수상자인 독일막스플랑크연구소의 어빈 네어와 공동한 수행한 연구에서 이같은 성과를 올렸다.

신경세포가 다음 신경세포로 신호를 전달하려면 '시냅스(synapse) 소낭'에서 신경전달 물질을 분비해야 한다.

시냅스는 두 신경세포 사이에서 신호전달이 일어나는 연결부위다. 시냅스소낭은 신경전달물질을 담은 작은 주머니로 시냅스전말단에 있다. 시냅스소낭은 전기적 흥분을 받으면 전달물질을 분비, 다음 신경세포에 신호를 전달한다.

또 신경세포가 흥분하면 세포막의 이온통로가 열리면서 칼슘이온이 세포 안으로 유입되는데, 이 칼슘이온이 시냅스소낭이 신경전달물질을 분비하도록 하는 스위치 역할을 한다.

시냅스소낭 중에는 다음 신경세포로 신호가 즉각 전달되도록 이온통로 근처에서 칼슘이온에 빠르게 반응하는 '준비된 즉각 분비 시냅스소낭'(RRP; readily releasible pool)이 있다. 하지만 RRP는 세포내 전체 시냅스소낭 가운데 1∼5%에 불과하기 때문에 신호가 계속 오면 고갈된다.

고갈된 RRP를 대체하기 위해 이온통로에서 멀리 있던 시냅스소낭들이 이온통로 가까이 이동한다. 이 사실은 지난해 이 교수 연구팀이 밝혀내 미국립과학원회보(PNAS)에 게재했다.

하지만 이런 '예비군 시냅스소낭'을 RRP 소낭으로 만드는 준비과정인 '이온통로와의 거리 좁히기'와 '칼슘이온에 대한 반응속도(칼슘민감도) 높이기'의 상관관계는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 이 두 과정이 차례대로 일어나는 별개의 과정이라는 것을 알아냈다.

멀리 있던 시냅스소낭들이 평균 0.06초 이내의 빠른 속도로 이온통로 가까이 이동한 후, 3.6초에 걸쳐 칼슘민감도를 서서히 높이면서 RRP로 바뀌는 것을 밝혀낸 것이다.

이 교수는 "앞으로 단기시냅스 가소성(전기적 흥분이 계속 도달할 때 신경전달물질 분비 신호가 점점 약화·강화되는 현상) 연구와 응용분야인 뉴로컴퓨팅 연구에 광범위한 영향을 끼칠 것"이라며 연구의의를 밝혔다.

미래부와 한국연구재단의 '선도연구센터지원사업' 등 지원을 받은 이 연구의 결과는 미국립과학원회보(PNAS) 27일자 온라인판에 게재됐다.


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