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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 신왕용
논문 Shin W*, Kim K*, Serraz B, Cho YS, Kim D, Kang M, Lee EJ, Lee H, Bae YC, Paoletti P, and Kim E. (2020). Early correction of synaptic long-term depression improves abnormal anxiety-like behavior in adult GluN2B-C456Y-mutant mice. PLoS Biol, 18:e3000717.
한줄요약 NMDA 수용체 유전자 Grin2b의 자폐 관련 돌연변이 생쥐의 전기생리학적, 행동학적 표현형 관찰 및 교정


                <Grin2b 점돌연변이 생쥐의 비정상적 전기생리학적 특징과 특정시기의 NMDAR 활성을 통한 이상 회복>


1. 배경지식

소단위 단백질 GluN2B 포함하고 있는 NMDA 수용체는 시냅스 장기 약화 (Long-term depression) 시냅스 가소성에 중요한 역할을 한다고 알려져 있습니다. 단백질을 억제하였을 생쥐의 불안 관련 행동에 이상이 생긴다는 보고들이 많이 있습니다. 최근에는 GluN2B 유전자인 GRIN2B 실제 자폐 스펙트럼 질환 (ASDs) 환자들에게서 가장 많은 돌연변이가 관찰되는 유전자들 하나로 보고되고 있어, 중요성이 더욱 강조되고 있습니다.


2. 질문

자폐 환자에게서 발견된 GRIN2B C456Y 점돌연변이가 NMDA 수용체에 어떤 영향을 주는지, 생쥐에서는 전기생리학적, 행동적 변화를 일으키는지, 그것을 교정할 있는 방법이 있는지에 대한 궁금증으로 연구를 시작하게 되었습니다.


3. 발견

Grin2b C456Y 점돌연변이는 NMDA 수용체 소단위의 개의 주요 세포 도메인 (아미노 말단 도메인, 리간드 결합 도메인)들에 존재하는 이황화 결합을 망가뜨리고 GluN2B 소단위의 기능저하를 일으키는 것을 확인하였습니다. 돌연변이를 가지고 있는 이형접합자 생쥐는 NMDA 수용체의 기능 저하와 NMDA 수용체 의존적 시냅스 가소성 하나인 시냅스 장기 약화의 이상을 보였고 행동적으로는 불안 감소 행동 양상을 나타냈습니다. 또한 어린 시기에 NMDA 수용체 기능을 강화시킴으로써 위의 비정상적인 전기생리학적, 행동적 표현형들을 교정할 있음을 확인하였습니다. 이는 Grin2b 유전자에서의 자폐 관련 점돌연변이가 단백질 기능 저하, 시냅스 장기 약화 이상, 행동적 이상을 야기하며, 이른 발달 시기에 치료를 통해 정도를 완화시킬 있음을 시사하는 결과입니다


4. 후속

Grin2b C456Y 점돌연변이 생쥐가 보이는 불안 행동 이상이 이번 논문에서의 주요 타겟이었지만, 밖에도 공포 관련 행동 (Fear), 감각관련 행동 (Sensory function)에서도 흥미로운 이상행동들을 나타냈습니다. 비정상적인 행동들이 NMDA 수용체의 이상과 어떤 연관성이 있는지, 뇌의 어느 부분, 어느 회로와 연관이 있는지 밝히는 것이 하나의 재미있는 연구가 같습니다. 뿐만 아니라 이러한 행동들과 자폐 행동 발현과의 연관성을 밝혀낸다면 이번 연구에서 보여주지 못한 부분에 대해서도 얘기를 해볼 있지 않을까 생각합니다.


5. 소감

제가 대학원 생활을 시작하고 주로 진행해온 연구를 마무리하게 되어 매우 뿌듯하고, 홀가분함과 동시에 아쉬움도 느껴집니다. 논문을 완성하면서 배우고 느낀 지식들, 경험들을 바탕으로 앞으로 더욱 열심히 노력하는 연구자가 되도록 노력하겠습니다.


6. 기타

제가 연구를 하면서 많이 헤맸는데 항상 교수님께서 세심하게 신경 써주시고 이끌어주셔서 이렇게 논문을 마무리 있었던 같습니다. 정말 감사드립니다. 또한 저의 사수님이셨던 은재형과 혜진누나, 저와 모든 힘든 과정을 함께해준 경덕이, 좋은 동료이자 후배인 무원이에게도 특히나 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다. 훌륭한 동료들이 없었으면 글을 없었을 것입니다. 마지막으로 연구의 후속연구를 하게 무원이와 수원이형에게 응원과 격려의 말씀을 드리고 싶습니다.



  1. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Grin2b 점돌연변이 생쥐의 비정상적 전기생리학적 특징과 특정시기의 NMDAR 활성을 통한 이상 회복> 1. 배경지식 소단위 단백질 GluN2B를 포함하고 있는 NMDA 수용체는 시냅스 장기 약화 (Long-term depression) 등 시냅스 가소성에 중...
    Date2020.05.29 By생명과학과 Views275
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  2. 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 배경지식 시냅스는 다양한 단백질의 집합체입니다. 시냅스의 정상발달을 위해서는 단백질들이 적재적소에 발현하여 단백질간의 적절한 상호작용이 있어야합니다. 시냅스 형성 초기에 이와 같은 중요한 역할을 하는 단백질에는 시냅스...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views452
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  3. 송유향, 황양선 (감각처리연구실, 이승희 교수님)

     <소마토스타틴 (SST)의 작용 메커니즘을 나타낸 모식도 (좌)와 소마토스타틴 처리에 의한 시각 인지 능력 향상 효과(우)> 1. 배경지식 소마토스타틴은 시상 하부에서 뇌하수체 성장 호르몬의 분비를 억제하는 신경펩타이드로 처...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views416
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  4. 김경덕 (시냅스 뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <전시냅스 단백질PTPσ에 의한 NMDA 수용체 안정성 조절 > 1. 배경지식 시냅스는 3,000 개 이상 종류의 단백질이 적절한 위치에 적절한 양 만큼 위치해야 제대로 기능할 수 있는 대단히 복잡한 구조체입니다. 시냅스가 형성되기 위해서...
    Date2020.03.18 By생명과학과 Views862
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  5. 김성수(바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    그림1. monSTIM1의 활성화 개념 그림설명(좌), 빛 세기에 대한 세포 내 칼슘 활성도(우) 그림2. 비침습적 광조사를 받고 있는 쥐 (좌), 빛 자극에 따른 칼슘 신호 마커, c-Fos발현 (우) <빛의 민감도를 증가시킨 monSTIM1의 활성화를 통한 ...
    Date2020.02.03 By생명과학과 Views1105
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  6. 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 발달...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views1313
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  7. 유다슬이 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림 1> 항체조각과 Optobody 모식도 <그림 2> 광활성화된 항체에 의한 항원의 비활성 및 기능 억제 1. 배경지식 항체는 면역반응의 핵심 물질이며 질병 치료제로도 사용 중에 있습니다. 항체를 직접적인 질병 치료...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views1279
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  8. 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 알코...
    Date2019.10.21 By생명과학과 Views1588
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  9. 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 이온통...
    Date2019.06.11 By생명과학과 Views2747
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  10. 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) > ...
    Date2019.04.19 By생명과학과 Views2830
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  11. 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 증가...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views2412
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  12. 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...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views2680
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  13. 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, 크로...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views2145
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  14. 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 s...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views2846
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  15. 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, Ubiquityla...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views1801
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  16. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views2378
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  17. 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 ...
    Date2019.01.09 By생명과학과 Views2781
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  18. 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 ...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views2653
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  19. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 및 치료 단백질 전달> 1. 배경지식 지난 수 십년 간 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아...
    Date2018.11.12 By생명과학과 Views2392
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  20. 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, DN...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views2463
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