연구자 인터뷰

신경활성 조절하는 뇌 화학물질 발굴 건국대학교 생명과학특성학과 정지혜 교수 KAIST 생명과학과 김세윤 교수
우리 뇌의 신경세포들은 시냅스 소포체라는 작은 주머니에 도파민 같은 신경전달물질을 담아 주고 받아면서 서로 소통한다. 2013년 노벨생리의학상이 소포체를 통한 물질 운송과정을 밝힌 미국 연구자에게 돌아간 것도 세포간 소통의 중요성 때문이었다.
연구팀은 이노시톨 파이로인산을 체내에서 합성하는 효소(IP6K1)가 만들어지지 않는 녹아웃(knock-out)생쥐모델에서 이노시톨 파이로인산 부재에 따른 효과를 분석했다. 수립된 생쥐모델을 신경생리학적으로 분석한 결과 신경전달물질 분비가 비정상적으로 가속화되는 것을 알아냈다. 이노시톨 파이로인산 구조
연구팀은 소포체 배출을 돕는 것으로 잘 알려진 칼슘과 반대로 작용하는 뇌 화학물질로서 이노시톨 파이로인산을 제시한 이번 연구를 토대로 신경생물학 교과서에 신경전달물질 조절자로서 이노시톨 파이로인산이 기재되길 희망하고 있다.
기억장애, 조현병과 같은 정신질환, 치매같은 퇴행성뇌질환에서 관찰되는 시냅스 소포체 순환의 결함을 바로잡을수 있는 중요한 인자로 이노시톨 파이로인산을 도출한 이번 연구. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업, 뇌과학원천기술사업, 선도연구센터사업의 지원으로 수행되었으며 국제학술지 셀(Cell)의 자매지 '아이사이언스(iScience)'에 3월 23일 게재되었다.
연구자 Q&A 정지혜 교수 김세윤 교수
Q. 연구를 시작한 계기나 배경은? 뇌기능 조절과 관려난 이노시톨 파이로인산의 중요성은 학계에서 꾸준히 제기되었으나 대부분 세포 수준에서의 분석에 그쳤습니다. 5-IP7이라는 이노시톨 파이로인산의 합성을 담당하는 IP6K1d 효소가 만들어지지 않는 녹아웃 생쥐모델을 제작하여 생체수준에서의 역할검증을 수행합니다. Q.연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지? 이노시톨 파이로인산의 생화학적 분석은 통상의 서열분석 등을 사용하는 유전자나 단백질 분석과 달리 방사성 물질을 이용하기에 힘들었지만 열정과 인내심으로 결실을 맺어 기쁩니다. 또한 가설검증을 위하여 바이러스를 이용해 생쥐의 뇌에서만 유전자가 발현되도록 하는 과정이 까다로웟으나 역시 차근차근 조건을 찾으며 해결합니다.
Q.이번성과, 무엇이 다른가? 세포 수준에서의 분석에서 나아가 생쥐와 같이 살아있는 개체수준에서 연구가설을 분석하고 검증하는 것은 시간도 오래 걸리고 매우 어렵습니다. 생쥐모델 제작과 생화학적 분석을 통해 이노시톨 파이로인산의 신경전달물질 분비조절기능을 규명한 것은 매우 가치가 큽니다. Q.실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는? 뇌에서 이노시톨 파이로인산 합성을 제어할 수 있다면 신경전달물질 분비를 정교하게 조절할 수 있을것으로 예상됩니다. 따라서 뇌활성과 관련된 다양한 질환 치료를 위한 표적으로서 이노시톨 파이로인산 대사경로의 활용가치가 높은만큼 이노시톨 파이로인산 대사경로를 조절하는 후보물질 발굴 연구를 시작으로 이노시톨 대사물질에 의한 뇌질한 조절연구가 필요합니다.
Q.꼭 이루고 싶은 목표나 후속연구계획은? 이노시톨 대사경로는 아직 밝혀야 할 생물학 적 기능이 많기 때문에 많은 기초연구가 필요합니다. 추후 질병치료에 이러한 이노시톨 화학물질에 기반한 지식을 적용할 수 있기를ㄹ 고대합니다.
NRF
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