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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 신왕용
논문 Lee H*, Shin W*, Kim K*, Lee S, Lee EJ, Kim J, Kweon H, Lee E, Park H, Kang M, Yang E, Kim H, and Kim E. (2019). NGL-3 in the regulation of brain development, Akt/GSK3b signaling, long-term depression, and locomotive and cognitive behaviors. PLoS Biol, 17(6):e2005326. Epub 2019/06/06. doi: 10.1371/journal.pbio.2005326
한줄요약 뇌발달, Akt/GSK3b 신호전달계, LTD 등 정상적인 뇌기능 발현에 있어 시냅스 접착 단백질 NGL-3의 역할 규명
신왕용2.jpg

< 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 단백질, 신호전달 물질, 유전인자 전사 관련 단백질 여러 종류의 구성원들로 이루어져있습니다. 시냅스 접착 단백질은 시냅스의 발달, 기능과 가소성을 조절한다고 알려져 있습니다. Neurexin, Netrin-G ligands (NGLs) families 등이 가장 알려진 시냅스 접착 단백질들입니다.


2. 질문

시냅스 접착 단백질 NGL-3 in vivo 기능은 무엇인가에 대한 궁금증으로 연구를 시작하게 되었습니다.


3. 발견

먼저 NGL-3 발현되지 않는 돌연변이 생쥐가 여러가지 이상행동과 발달, 전기생리학적인 특징을 보이는 것을 확인하였습니다. 뇌를 포함한 신체발달이 비정상적이고 시냅스 가소성 하나인 LTD 기능과 시냅스에 존재하는 주요한 glutamate 수용체인 NMDAR 기능이 망가져 있는 것을 확인하였습니다. 행동학적으로는 움직임이 과하고 비정상적인 불안행동과 기억능력 학습능력의 감소도 보였습니다. 또한 신경세포 주요 신호전달계를 구성하는 Akt GSK3b 감소함을 확인하였습니다. Akt/GSK3b NMDAR 기능을 강화시킴으로써 위의 비정상적 특징들 일부를 완화시킴을 보여주었고, 이는 정상적인 기능의 발달에 있어 NGL-3 중요성과 Akt/GSK3b, NMDAR과의 연관성을 제시하는 결과입니다.


4. 후속

Akt/GSK3b 신호전달이나 NMDAR 기능을 활성화시키는 것은 NGL-3 돌연변이 생쥐에서 나타나는 비정상적인 행동이나 전기생리학적 특성을 회복시키는 데에 제한적인 특징을 보였습니다. 후속 연구를 통해 이번에 회복시키지 못한 특성을 개선할 있는 방법을 찾음과 동시에 NGL-3 어떻게 Akt/GSK3b 신호전달과 NMDAR 기능에 영향을 주는지 확인할 필요가 있습니다.


5. 소감

논문을 내기까지 연구를 진행하면서 생각만큼 실험이 진행되지 않고 어려운 일들이 계속 있어서 너무 힘든 시간이었지만 지금 돌이켜 생각해보면 과정이 전부 소중한 경험이었다고 생각합니다. 동안의 노력이 논문이라는 결과로 우리에게 주어지고 거기서 뿌듯함을 느끼는 , 이것이 우리가 과학을 하는 이유 하나라고 생각합니다. 이번 연구를 통해 이러한 기쁨을 느낄 있어서 감사하게 생각합니다.


6. 기타

교수님과 팀원들을 포함한 모든 실험실원들 덕분에 논문을 있었습니다. 특히 모든 힘든 과정을 함께해준 이혜진 박사님과 경덕에게 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.


  1. 민지연 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

    <그림. 염증반응에 의한 두 종류의 CD64+ 염증성 수지상 세포의 분화 및 역할> 1. 배경지식 림프절(lymph node)은 항원 등의 외부 침입에 대응하는 면역 반응을 조절하는 매우 중요한 조직입니다\. 이 림프절 내에 존재하는 면역 세포들의 시...
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  2. 정영석 (시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

    1. 배경지식 해마는 우리 뇌의 대뇌 피질 안쪽, 내측 측두엽에 위치하는 뇌 구조로 새로운 사실을 학습하고 기억하는 데에 중요한 뇌로 알려져 있습니다. 해마가 손상이 되면 새로운 정보를 기억하지 못하게 되는 데, 실제로 치매환자들의 ...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views1848
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  3. 이용현 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

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  4. 최지헌 (신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

    <그림. 망막 전구세포에서의 mTORC1 과활성이 세포주기 진행 및 신경세포 발생을 촉진하다.> 1. 배경지식 척추동물의 신경계는 발생과정에서 신경전구세포 (neural progenitor cell)가 분열(proliferation)을 반복하며 점차 신경세포...
    Date2018.07.10 By생명과학과 Views1900
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  5. 엄승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
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  6. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

    <공포 기억 회상 시에 기억과 관련 없는 세포가 단 1%라도 활성화 되면 기억 회상 능력이 떨어진다.> 1. 배경지식 해마의 치사회는 공간에 대한 기억을 저장하는 뇌 영역이다. 치매 환자들이 치상회에 비정상적으로 높은 활동을 보인다. 옵신 ...
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  7. 장진호 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

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  8. 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...
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  9. 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 때...
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  10. 손준영 (생체리듬 연구실, 최준호 교수)

    <배고플 때 잠을 못 자는 이유: 아미노산 세린이 아세틸콜린 신호를 증진시켜 잠을 억제한다> 1. 배경지식 동물들은 성장과 신체의 다양한 대사 작용을 유지하기 위한 에너지와 영양소를 먹이로부터 얻으며, 굶게 되면 수면을 억제 ...
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  11. 정화진, 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수)

    <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...
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  12. 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...
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  13. 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...
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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 ...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views1453
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  15. 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 Views1289
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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 Views1087
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  17. 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 Views907
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    <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 Views1729
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     <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...
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  20. 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 Views914
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