KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • News

News

김진은.jpg

< 서성배 교수와 김진은 박사과정 학생 >


생명과학과 서성배 교수 연구팀이 스트레스에 따른 몸의 반응을 조절하는 일명 부신피질 자극 호르몬 방출인자, 일명 ‘스트레스 세포 (CRF 세포)’의 새로운 역할을 밝혀냈다.


연구팀은 부정적 판단을 유도하는 외부 자극이 발생할 때 CRF 세포가 활성화되고 반대로 긍정적인 외부자극을 줄 때 억제되는 현상을 초 단위로 측정하는 데 성공함으로써 기존보다 확대된 CRF 세포의 역할이 있다는 사실을 밝혔다.


이는 동물의 본능적 감정 판단에 대한 실마리가 될 수 있는 결과로, 우울증이나 불안장애, 외상후 스트레스 장애 등의 치료제 개발에 새로운 단서를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.


김진은 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’ 4월호 22권에 게재됐다. (논문명 : Rapid, biphasic CRF neuronal responses encode positive and negative valence)


자연환경에서 동물은 천적을 만나면 빠르게 도망가지만 좋아하는 음식을 발견하면 자연스럽게 다가가는 선천적 행동 양식을 보인다. 도망가거나 이끌리는 본능적 행동은 주어진 특정 자극을 부정적이거나 긍정적으로 판단하는 두뇌에 의해 결정된다.


시상하부-뇌하수체-부신 축(Hypothalamus-Pioituitary-Adrenal Axis, 이하 HPA Axis)은 심리적, 물리적 스트레스에 대한 우리 몸의 생리학적 반응을 조절하는 영역이다. 이 HPA Axis를 조절하는 것이 흔히 스트레스 조절인자로 알려진 ‘부신피질 자극 호르몬 방출인자(Corticotropin Releasing Factor, 이하 CRF)’이다.


시상하부 영역의 부신피질 자극 호르몬 방출인자를 방출하는 세포는 다양한 스트레스에 의해 자극돼 혈액의 코티졸 인자를 증가시키는 연쇄반응을 유도하고 동물의 생리학적 신진대사 상태를 유지하는 신경내분비 조절의 중추로, 흔히 스트레스 세포로 알려져 있다.


이 CRF 세포가 활성화되면 동물의 부정적 감정이 커진다는 가설은 예전부터 있었지만 약 30분 단위로만 측정할 수 있고, 쥐 등의 실험체를 부검해야만 호르몬의 변화를 파악할 수 있다는 한계가 있어 CRF 세포의 활성도가 스트레스성 자극, 특히 좋은 자극에 대해 초 단위로 어떻게 변화하는지 파악이 어려웠다.


연구팀은 뉴욕대와의 공동연구를 통해 생쥐 두뇌의 시상하부 영역의 CRF 세포의 활성도를 실시간으로 측정하는 칼슘이미징 기술 중 파이버포토메트리(fiberphotometry)를 도입했다. 연구팀은 부정적, 긍정적 감정의 판단을 유도하는 다양한 자극에 쥐를 노출해 세포의 반응성을 관찰했다.


그 결과 생쥐를 물에 빠뜨리거나 날아오는 새를 모방한 시각적 자극, 천적의 오줌 냄새 등 위협적 외부 자극에 의해 쥐가 도망할 때 CRF가 빠르게 활성화되는 것을 확인했다. 반대로 맛있는 음식, 암컷 쥐 등 긍정적 판단을 유도하는 자극에 노출했을 때 CRF 활성도가 억제되는 양방향성의 특징을 규명했다.


서성배 교수는 “음식 냄새와 시각적 자극에 의해 쥐들의 행동이 유도되기 전부터 CRF 세포가 감소하는 부분이 흥미롭다”라고 말하며 그 이유를 설명했다. “시상하부의 CRF 세포가 이러한 예측에 의한 기능을 보인다는 것은 그간 알려진 시상하부 영역의 세포들과는 차별성이 있는 역할이고, 쥐들이 좋은 자극에 노출 되면 CRF 세포 활성도가 감소하는 점도 혁신적인 패러다임의 전환이다”라고 말했다.


연구팀은 생명과학과 김대수 교수 연구팀과의 협력으로 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절할 수 있는 광유전학을 적용했다. 이를 통해 CRF 세포를 자극해 인위적으로 특정 환경을 싫어하거나 좋아하게 만들 수 있음을 확인했다. 이 결과는 CRF 세포의 활성도가 대상에 대한 선호도 판단에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 증명했다.


김진은 연구원은 “시상하부에서 다양한 세포와 복잡하게 얽힌 CRF 세포의 활성도를 측정하기 위해 칼슘이미징이라는 새 기술을 도입함으로써 기존 기술적 한계를 극복했다”라며 “CRF 호르몬의 아미노산 서열이 밝혀진 이래 40여 년 동안 느린 내분비 조절 기능만으로 알고 있던 CRF의 역할에 대한 이해를 새 기술을 통해 넓혔다는 의의가 있다”라고 말했다.


이번 연구 결과는 호르몬 방출을 통해 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA axis)을 조절한다는 CRF의 기존 기능을 넘어, CRF 세포가 다양한 감각적 자극에 대한 긍정 또는 부정적 판단을 통해 적절한 행동 반응을 조절하는 역할을 할 수 있음을 시사한다.


서성배 교수는 “우울증, 불안증, 외상후 스트레스 장애 등의 질환이 스트레스와 관련이 높다는 사실을 밝혔다”라며 “CRF 세포 활성도를 생쥐를 통해 실시간 측정함으로써 우울증 치료제, 약물의 효과를 시험하는 데 적용할 수 있을 것이다”라고 말했다.




fig1.png

그림1. 광유전학을 통한 시상하부 CRF 세포의 활성도 인위적 조절



fig2.png

그림2. 시상하부 CRF 세포의 양방향성의 활성도와 인비보 칼슘이미징모식도 (위)

시각적 위협, 공격성이 있는 쥐로부터의 위협(나쁜 자극)과 음식, 새끼쥐(좋은 자극)에 의한 

시상하부 CRF 세포의 활성화 혹은 억제에 대한 예시(아래)







List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
181 과사무실 최은주 사무원 - 2005년도 4/4분기 "이 달의 직원상" 수상 과사무실 2005.11.01 11167
180 자연과학대학 우수 강의 교원 및 우수 직원 포상 과사무실 2007.03.29 11132
179 2012년 개교 41주년 기념 우수교원 포상 과사무실 2012.02.10 11118
178 Thao Phuong Le 박사과정 학생, 최광욱 교수 Nature Communications 게재(2016.05) / Thao Phuong Le, a Ph.D candidate and Prof. Kwang-Wook Choi published a paper in Nature Communications (2016.05) 생명과학과 2016.05.11 11039
177 박태관 교수, 2010년도 삼성 고분자 학술상 수상! 과사무실 2010.04.12 10440
176 개교 36주년 기념 우수교원 포상 과사무실 2007.02.15 10394
175 개교 45주년 기념 우수교원 수상 / Announcement of the 2016 Faculty Award Winners in Commemoration of the 45th Anniversary of Founding 생명과학과 2016.03.07 10177
174 김학성 교수, 빛에 의해 스위치처럼 작동하는 단백질 개발 file 생명과학과 2018.08.28 8804
173 허원도 교수, Nature Methods지 11월호 This Month로 소개됨 file 생명과학과 2019.10.28 8220
172 김세윤 교수, '공포기억 소거'조절 효소 발견 file 생명과학과 2019.02.08 7929
» 서성배 교수, 스트레스 세포(CRF 세포) 변화 초 단위 관찰 성공 file 생명과학과 2019.04.18 7744
170 [HOT100 2019-2020] 카이스트 생명과학과, 질병극복 선도 최고의 과학인재 양성 생명과학과 2019.04.01 7619
169 허원도 교수, 변화무쌍 스위치 단백질 관찰하는 바이오센서 개발 file 생명과학과 2019.01.16 7514
168 손종우교수님 UTSW – UT Dallas 국제 공동 연구팀 연구성과_Scientists Identify Source of Weight Gain From Antipsychotics 생명과학과 2021.05.14 7217
167 전상용,이대엽 임성갑 교수, 암 줄기세포 제작 원천기술 개발 file 생명과학과 2018.11.30 7165
166 생명과학과 이문수 박사(이노테라피 CEO) 지혈제로 240억 '주식 갑부' file 생명과학과 2019.02.07 7121
165 메디톡스, '4기 펠로우십 장학금' 생명과학대학 대학원생 5명에게 전달 file 생명과학과 2019.03.29 7031
164 김상규 KAIST 교수, 제12회 여천생태학상 받아 file 생명과학과 2019.08.12 6800
163 이승재 교수, 한성과학상 수상 file 생명과학과 2019.07.01 6787
162 김진우 교수, 발달과정 세포 간 정보전달 원리 규명 file 생명과학과 2019.07.23 6699
Board Pagination Prev 1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 23 Next
/ 23