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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. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요 이 논문은 제 직전 논문의 후속 연구논문입니다. 이전 논문에서 Proteasome이 fission yeast centromere에서 heterochromatin spreading을 막는 새로운 기능이 있다는 것을 밝혔고, 이번 논문에서는 이러한 prot...
    Date2018.03.13 By생명과학과 Views3120
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  2. 송요셉(시스템 및 합성 생물학 연구실, 조병관 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 화석연료는 에너지 연료로만 사용되는 것이 아니고, 정유시 발생하는 석유화학제품도 제약, 섬유 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 화석연료 고갈 문제 및 사용시 발생하는 환경문제를 해결하기 ...
    Date2018.02.05 By생명과학과 Views3114
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  3. 조혜림 (크로마틴 생물학 연구실, 이대엽 교수님)

    배경 지식 유전체는 단계적인 과정을 거쳐 특이적인 3차원 구조로 응축되어 있습니다. 최근 유전체가 지닌 3차원 구조의 기능적인 특징에 관한 연구 내용이 밝혀짐에 따라, 유전체의 3차원 구조가 어떻게 조절되고 조직화 되는지에 관한 연구가 활발히 이루어...
    Date2021.12.29 By생명과학과 Views3082
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  4. 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 단백질을 신...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views3043
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  5. 정지혜(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 단감의 경우 실제로 수확 후, 2주 후부터 연화가(물러짐) 진행되어 1달이 지나면 대부분의 단감이 연화되어 먹을 수 없습니다. 이렇듯 단감이 상품성을 가질 수 있는 기간은 한정적 임에도 불구하고, 단감을 재...
    Date2018.01.08 By생명과학과 Views2949
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  6. 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 비침습적 뇌세포 칼...
    Date2020.02.03 By생명과학과 Views2736
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  7. 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-...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views2733
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  8. 김종원 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 민감도와 특이성이 높은 표적 물질의 검출 및 분석법이 다양하게 개발되고 있습니다. 대개는 신호 발생 물질인 효소를 나노입자나 항체에 화학적 결합을 통해 이용하고 있으나, 화학적 결합 방법은 불안정...
    Date2017.12.26 By생명과학과 Views2571
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  9. 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 위해서는 두 뉴런의 신경 ...
    Date2020.03.18 By생명과학과 Views2510
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  10. 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 중요한 역할을 한다고 알...
    Date2020.05.29 By생명과학과 Views2507
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  11. 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 치료제로 사용하는 경우 항체 단백질을 정제하...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views2504
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  12. 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 Views2435
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  13. 이준혁(신경교세포 연구실, 정원석 교수님)

    배경지식과 질문 성인 뇌는 기억형성이나 무언가를 인지할 때 시냅스를 만들고 없애는 과정을 끊임없이 반복합니다. 하지만 여전히 어떠한 기전에 의해서 시냅스가 없어지는지, 그리고 굳이 시냅스를 왜 제거하고 있는지는 잘 알려진 바가 없었습니다. 뇌의 ...
    Date2021.08.17 By생명과학과 Views2396
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  14. 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 처음 알려졌습니다. 이후 소마...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views2125
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  15. 박기현 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    배경 지식 RNA 전사에 관련된 연구는 그동안 RNA polymerase가 주로 이동하는 방향이자 protein-coding 유전자 발현에 해당하는 sense 전사에 집중되어 있었습니다. 하지만 시퀀싱 기술의 발달로, 게놈의 상당 부분에서 반대 방향의 전사, 즉 antisense 전사...
    Date2022.05.02 By생명과학과 Views2050
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  16. 김진은 (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    Date2021.01.07 By생명과학과 Views1990
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  17. 김재현(감각처리 연구실, 이승희 교수님)

    배경 지식 인간을 포함한 모든 동물은 외부 환경에서 유입되는 다양한 감각 정보를 지각하여 상황에 맞는 행동을 수행합니다. 한 예로, 교통 신호등 앞에서 운전자가 붉은색 신호를 볼 경우 출발하지 않고 기다려야 하며, 푸른색 신호로 바뀔 경우 출발할 수 ...
    Date2021.08.24 By생명과학과 Views1684
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  18. 오양균 (NYU) (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    배경지식 동물들은 미각 이외에도 체내에 영양분을 인지할 수 있는 신경세포들을 가지고 있습니다. 이러한 영양분 인지 신경세포들은 대략 60 년 전에 전기생리학자들에 의해서 처음으로 발견되었습니다. 꽤 오래전에 발견 되었음에도 이들 신경세포들의 생물...
    Date2021.01.06 By생명과학과 Views1585
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  19. 이진형, 김보람, 김병수, 황가영, 이유진 (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    1. 배경지식 초파리에서 GAL4-UAS system은 특정 부위에 특정 유전자를 발현시킬 수 있게 해 줍니다. GAL4는 yeast transcription activator protein이고 UAS는 GAL4가 특정적으로 붙는 enhancer인데 GAL4가 있으면 UAS를 enhancer로 가지는 유전자의 전사가 ...
    Date2020.12.29 By생명과학과 Views1358
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  20. 손경표 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

    질문 STING의 활성산소에 의한 비활성형 다량체의 응집을 조절하는 기전이 존재하는가? 발견 STING은 선천면역 경로의 필수적인 어댑터 단백질로서 세포내 이동, 번역 후 변형, 다량체 형성 등을 통해서 활성이 조절된다고 알려지었으나 과도한 활성산소에 의...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views413
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