시냅스 전달 과정의 새 메커니즘

중국 상하이(上海)의 신화넷(중국 인터넷 매체)은 2006년 5월 4일 국제적 유명한 잡지《Neuron,뉴런》의 커버스토리 형식으로 중국과학기술원 상하이 생명 과학원 신경과학 연구소(http://www.sibs.ac.cn,주소: 上海岳陽路320號, 전화:+86-21-54920000, 팩스:+86-21-54920078)의 Duan Shumin(段樹民)연구팀의 시냅스에 대한 연구 성과를 발표하였다. 이것은 중국 과학자가 그 잡지에서 커버스토리 형식으로 발표한 첫 예이다.

시냅스는 신경 세포 사이에서 정보가 전달되는 핵심 부위이다. 사람의 대뇌에서, 1개의 뉴런이 다른 하나의 뉴런으로 전해지려면 반드시 하나의 시냅스를 통과해야 하며, 시냅스 전막 가운데의 신경 물질인 글루타민산을 시냅스 후막 안의 아미노산 수용체 위에 풀어 놓았을때만 이 신호 전달이 성공할 수 있다.

신경 과학자는 일찍부터 뇌 안에서 일종 구조만 있을 뿐 정보 전달 기능이 없는 시냅스를 발견하였으며 일반적으로 그것을 침묵 시냅스라고 불렀다. 과거의 고전 학설은 침묵 시냅스는 튀어 나온 후막이 단지 글루타민산의 NMDA 수용체만 나타내고 글루타민산의 AMPA 수용체가 부족하기에 신호 전달 받아들이는 기능이 구비되어 있지 않다고 생각하였다. 즉 보낸 신호가 들리지 않는“귀머거리”로 되는 것이다.

Duan Shumin 연구팀은 시냅스가 자라는 초기, 일종의 침묵 시냅스는 튀어나온 후막 때문에 AMPA 수용체가 부족한 것이 아니라, 시냅스 앞부분의 뉴런이 신경 물질인 글루타민산을 용해시킬 수 없기 때문이라는 것을 발견하였다. 즉 신호를 내보내지 않은 것에 해당되는 “벙어리”인 것이다. 그들은 또 시냅스 앞의 뉴런의 활동을 증가시킴으로써 이런 침묵 시냅스를 빠르게 기능이 있는 시냅스로 바뀌게 할 수 있음을 발견하였다.

침묵 시냅스는 일정한 조건 하에서 기능이 있는 시냅스로 전환될 수 있는데, 이런 전환은 시냅스 성숙 및 학습과 기억의 기초이며 이것은 신경 과학자들의 커다란 취미를 일으켰다. 또한 오랜 연구 끝에 이런 전환은 시냅스 앞의 뉴런 G- 단백질 CDC-42를 활성화시킴으로써 말초 뼈대 단백질의 중합을 증가시켰으며 따라서 신경 물질인 글루타민산의 석방(Release)을 촉진시킨다.

같은 시기 주요 저널의 논평은 다음과 같다. “시냅스 발육 초기에 침묵 시냅스가 기능 시냅스로 전환되는 메커니즘을 뚜렷하게 서술하였으며…”, 아주 상세하게 “초기의 연구에서 발견한 일부 서로 연결되지 않는 현상”을 해석하였다. 이 연구 성과는 시냅스 발육과 시냅스 가소성 연구 분야에 대해 중요한 영향을 미칠 것이다.

출판날짜 2006/05/09

정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
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