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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 박진아
논문 Jina Park, Francesco Longo, Seung Ju Park, Seulgi Lee, Mihyun Bae, Richa Tyagi, Jin-Hee Han, Seyun Kim, Emanuela Santini, Eric Klann, and Solomon H. Snyder, (2019), Inositol polyphosphate multikinase mediates extinction of fear memory. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2019;116:2707–12
한줄요약 IPMK의 공포기억소거 기작
박진아.2.jpg

<흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과>



1. 배경지식

   포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를 느껴 수행능력이 떨어지는 경우도 있습니다. 공포기억이 잘 조절되지 않을 때, 사람의 경우 공포증, 외상 후 스트레스 장애 (PTSD, post traumatic stress disorder) 와 같은 질병의 형태로 나타나기 때문에 공포기억의 형성과 소거 과정은 심층 연구가 필요한 분야입니다. 현재까지 이루어지고 있는 대부분의 공포기억 연구는 공포기억의 소거보다는 형성과정에 집중되어 있습니다.


이노시톨 (inositol)은 포도당이성질체 중 하나로, 신경세포 및 뇌에서 대사가 원활하게 이루어지지 않을 때 우울증과 같은 신경계 정신질환이 나타날 수 있습니다. 하지만 뇌 안의 이노시톨 다인산 (inositol phosphates)들의 역할은 상대적으로 연구된 바가 적습니다.


2. 질문

   뇌의 이노시톨 다인산 멀티키나아제 (Inositol polyphosphate multikinase; IPMK)의 역할은 무엇일까?


3. 발견

   본 연구에서는 쥐의 뇌의 흥분성 신경세포 (excitatory neuron, CaMKII-positive neuron) 에서 IPMK를 특이적으로 제거하여 그 행동을 전반적으로 관찰하였습니다. 그 결과, IPMK가 제거된 생쥐에서 공포기억의 소거가 촉진되며, 편도체에서의 S6K의 활성이 증가됨을 관찰하였습니다. 또한 이러한 현상이 편도체에서의 p85 S6K1 활성의 증가와 함께 나타나는 것을 발견하였고, 해마 부분의 시냅스에서도 장기강화 (LTP)가 증가되어 있는 것을 확인하였습니다. 이를 통해 대사를 조절하는 inositol 및 대사 관련 분자의 중요성을 알 수 있었고, 아직은 미지의 영역이나 다름없는 공포기억 소거 조절물질들에 대한 새로운 핵심인자를 밝혔다는 점에 의미가 있습니다.


4. 후속

   본 연구에서 쓴 CaMKII neuron – IPMK KO 쥐에 대하여 다양한 접근을 하던 도중, IPMK 제거에 의해 유의적으로 높아진 단백질 발현이 관찰한 바 있습니다. 아직 그 이유를 자세하게 밝히진 못하였지만, 해당 단백질이 CaMKII neuron에서 발현이 없다고 알려진 터라, 흥미를 가지고 후속 논문을 준비하고 있습니다. 또한 연구실에서는 IPMK 효소의 작용 기전을 밝히는 기초연구를 추가로 진행하고자 합니다.


5. 소감

   본 연구를 진행하면서 해당 쥐를 가지고 공포기억의 소거 효과를 발견하기 전까지 수많은 동물 행동을 진행하였으나, 모두 차이가 없는 데이터로 판명되었습니다. 오랜 기간 행동분석에서 유의한 결과를 얻지 못했으나, 인내심을 가지고 분석을 진행한 결과 발굴한 성과이기에 매우 뜻깊고 소중합니다. 해당 데이터를 얻었을 때, 미국으로 학회를 가신 교수님과 새벽 두 시에 카카오톡으로 실시간으로 결과를 주고 받던 기억이 아직도 생생합니다. 처음 이 연구가 시작 되었을 때부터 논문이 마무리 되기까지 오랜 시간이 지났지만, 잘 마무리 되어 매우 기쁩니다.


6. 기타

   본 연구를 끝까지 마무리 할 수 있도록 따듯하게 격려하고 지도해주신 김세윤 교수님께 큰 감사를 드립니다. 더불어 부족한 제가 성장하고 있는 것을 함께 지켜봐 준 대사신호전달 연구실 동료들, 승주언니, 채민언니, 슬기언니, 지윤이, 형준이, 민규, 해인이, 승은이, 세훈이와 연구실에 계시지 않지만 멀리서나마 늘 응원해주셨던 김영란 선생님, 은하언니, 정은이에게 깊은 감사를 표하고 싶습니다. 끝으로 오랜 시간 저의 공부를 언제나 지지해주시는 부모님과 인아, 그리고 현학오빠에게 감사의 인사를 전합니다. 부족하지만 계속 배우며 성장하는 모습을 보여드리고자 노력하겠습니다. 감사합니다.


  1. 김성수(바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

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    Date2020.02.03 By생명과학과 Views2727
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  2. 서예지 (바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림. 1> Graphical Abstract: 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화를 통한 신경세포의 극성화 <그림. 2> 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화에 의한 액틴파 형성 및 축삭 단백질의 축적 1. 배경지식 신경세포는 발달과정동안 여러 개의 미성숙 신경 돌기를 가지...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views2426
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  3. 유다슬이 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

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    Date2019.12.26 By생명과학과 Views2495
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  4. 김기정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    <알데히드-알코올 탈수소효소의 구조 및 기능적 연구 > 1. 배경지식 박테리아에 널리 보존되어 있는 알데히드-알코올 탈수소효소(AdhE)는 발효과정에 관련된 효소이다. 알데히드-알코올 탈수소효소는 두 개의 도메인, 알데히드 탈수소효소와 알코올 탈수소효...
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  5. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     < NMDAR 활성을 통한 NGL-3 돌연변이 생쥐의 비정상적 행동과 전기생리학적 특징 회복 > 1. 배경지식 시냅스는 신경계의 가장 작으면서도 핵심적이고 기능적인 요소로 신경세포 간의 정보전달에 필수적인 구조입니다. 시냅스는 이온통로, 수용체, 접착 단백...
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  6. 장성민 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    < Cryo Electrom Microscopy (Cryo-EM) 으로 규명한 DOT1L – 유비퀴틴 뉴클레오좀 복합체 구조 > < 정상적인 뉴클레오좀 (파란색, 녹색)과 비교했을 때, DNA가 풀려 사라지고 히스톤 2차 구조가 손실되는 불안정화 현상이 관찰됨 (빨강) > 1. 배경지식 Histon...
    Date2019.04.19 By생명과학과 Views3942
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  7. 정창욱, 하승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <생후 7~21일 동안 memantine을 투여한 경우 Shank2 결손 생쥐의 사회성이 개선된다.> 1. 배경지식 자폐증은 어린 나이에 발병되는 신경발달장애 중 하나로 전 세계적으로 약 1%의 유병률을 보이며 최근 점점 환자 수가 증가하고 있습니다. 그러나 현재까지...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views3254
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  8. 박진아 (대사신호전달 연구실, 김세윤 교수님)

    <흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과> 1. 배경지식 포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를 느껴 수행능력이...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views4126
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  9. 이윤정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

     <그림. MRG15 binding to ASH1L releases the autoinhibitory loop, and activates ASH1L histone methyltransferase activity> 1. 배경지식 DNA는 히스톤 H2A, H2B, H3, H4가 각각 한 쌍씩 8개로 결합해 이루어진 octamer에 감겨, 크로마틴의 가장 기본 단...
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  10. 김지훈 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <형광단백질을 이용한 실시간 small GTPase 단백질 센서의 개발과 생명연구의 적용 > (a) Schematic of ddFP-based small GTPase sensor. (b) (top) Schematic depiction of KRas (G-KRas) sensor construct. (bottom) Fluorescence images showing Ras activ...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views4092
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  11. 인선아 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

     <RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘> 1. 배경지식 진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 ‘뉴클레오좀’이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquitylation 등의 다양한 번역 후 수정(Post-...
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  12. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

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  13. 유병준 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    < 펩타이드-항체 복합체 구성 및 항암 작용기작 > 1. 배경지식 펩타이드의약품이란, 약 40여개 이하의 아미노산으로 이루어진 물질로 주로 화학적인 합성을 통해서 생산하는 의약품을 말합니다. 펩타이드의약품은 질병 관련 표적에 특이적 결합으로 인해 임상...
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  14. 신안나 (행동유전학 연구실, 김대수 교수님)

    <졸음 행동 모델 제작과정과 T타입 칼슘채널 결핍 마우스 모델의 졸음행동 차이분석> 1. 배경지식 일반적 수면 행동에 비해 졸음행동은 관련 연구가 면밀히 진행되지 않았다. 높은 칼로리의 식품 섭취는 수면을 유도하고, 마우스 모델을 사육되는 상자가 아닌...
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  15. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

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  16. 전종철 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <효모 Set1 complex 의 H2B ubiquitylation 의존적 H3K4 methylation 기작> 1. 배경지식 핵산인 DNA와 단백질인 히스톤은 염색체의 기본 구성인자인 nucleosome을 이룹니다. DNA를 기반으로 하는 다양한 생명현상들 예컨데 DNA replication, DNA repair, DNA ...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views3316
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    <Sexually dimorphic gene expression in Chd8-mutant mice> 1. 배경지식 자폐증은 1% 가량의 인류가 영향을 받는, 굉장히 큰 사회적 비용이 들어가는 정신질환입니다. 사회성 문제와 제한되고 반복적인 행동을 보이는 환자를 자폐증으로 진단합니다. 세계적...
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    Date2018.08.16 By생명과학과 Views4473
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  19. 허우성 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수)

    1. 배경지식 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리, 화학적 방법보다 비 침습적이고 빠르기 때문에 세포 기능 연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다. 그러나, 지금까지는 주로 자연에 존재하는 광 스위치 단백질에 의존하였기 때문에 많은 ...
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  20. 박은애 (식물학 연구실, 최길주 교수)

    <그림. 파이토크롬의 힘: 숲 속, 키 큰 나무 아래 그늘에 비추는 잠깐의 빛으로도 키 작은 식물은 푸르러진다> 1. 배경지식 파이토크롬B는 빛을 인지하여 식물의 발아, 새싹 발달, 개화 등을 조절하는 광수용체이다. 파이토크롬B가 식물의 광형태형성을 촉진...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views4498
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