분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-03-20 09:11:04 , Hit : 4846
 운동신경신호를 관장하는 요소: RNA


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-03-18

  
인간유전체 프로젝트가 완결되었을 때 DNA는 관심의 대상에서 벗어나게 되었으며 유전자 규제에 있어서 RNA가 중요한 역할을 한다는 사실에 사람들은 관심을 갖게 되었다. 현재 록펠러 대학의 연구진들이 수행한 연구결과는 이러한 이데올로기적인 전환을 반영하고 있으며 신체에서 가장 중요한 생리학적인 현상인 운동신경과 근육을 이어주는 현상은 RNA에 의해 규제된다는 사실을 밝혀내었다.

이번 발견은 이 분야의 도그마를 전복시키고 있으며 생물학적 복잡성의 뒤에 존재하는 입자로서 RNA의 반박의 여지가 없는 역할을 보여주고 있다. 록펠러 대학의 분자신경-종양학 (Molecular Neuro-oncology) 실험실을 이끌고 있는 로버트 다넬 (Robert B. Darnell)과 전 연구원이었던 현 컬럼비아대학의 박사후 연구원인 마테오 루지우 (Matteo Ruggiu)는 운동신경의 축색돌기 (axon)가 근육과 만나는 신경근육적 교차점에 대한 연구를 수행했다. 이 교차점에서 덩굴손처럼 생긴 신경세포의 자극전달부인 시냅스 (synapse)의 연결부분은 수용체군에 연결되어 있으며 이를 통해서 뇌의 메시지가 전달되어 근육이 이완하거나 수축하도록 한다. 신경근육 교차점의 황폐화는 루게릭 질환 (Lou Gehrig’s Disease)의 원인이 되고 있다.

1980년대 이후 신경근육 연결점의 주요요인은 아그린 (agrin)으로 알려진 특정한 형태의 단백질이라고 생각되어왔다. 뉴런에서 유일하게 발견되는 단백질을 Z+아그린 (Z+agrin)이라 지칭하면서 유전정보가 전사되도록 삽입된 RNA 절편을 추출하였다. 많은 사라들에게 문제는 어떤 삽입된 요소가 부가적인 절편인 Z+축색돌기에 들어가게 되는가였다. 다넬과 루지우의 연구에서 연구자들은 RNA 짜집기 요소를 발견했을 뿐 아니라 Z+아그린이 아닌 다른 요소가 신경근육 결합점의 형성을 지휘하는 주요 규제장치라는 사실을 밝혀내었다. 과거 실험에서 과학자들은 Z+아그린은 신경근육 결합점이 적절하게 형성되는데 필수적이고 효율적이라고 결론내렸지만 다넬과 루지우는 Z+아그린은 필수적이지만 다른 단백질이 또한 필요하다는 사실을 보여주었다.

이들이 발견한 RNA짜집기 요소는 두가지 변종의 형태를 갖는 잘 알려진 단백질인 NOVA였다. 이 연구팀은 유전자조작을 통해 이 두가지 변종 단백질인 NOVA1과 NOVA2가 부족한 실험쥐를 만들었다. 이를 통해서 Z+아그린을 마비시켰다. 다넬은 “이 실험쥐들은 근육을 움직일 수 없었다. 그래서 우리는 신경근육 연결점을 관찰해보기로 했다”고 말했다. 연구자들은 근육에 존재하는 수용체군이 거의 없거나 희박한 상태였으며 남아있는 수용체들은 신경말초지점과 연결점을 형성하지 못한다는 사실을 발견했다.

현재 광범위하게 받아들여지고 있는 원칙에 의거하여 연구자들은 NOVA 단백질이 부족한 상태의 Z+아그린을 실험쥐에서 회복시킬 경우에 이 실험쥐의 근육마비현상을 회복시킬 수 있을 것이라고 생각했다. 루지우는 “하지만 결과는 그렇지 않았다. 그리고 우리가 신경근육 연결점을 관찰했을 때 그 모습은 정상적이었기 때문에 놀라지 않을 수 없었다. Z+아그린은 수용체군과 시냅스를 회복시켰지만 실험동물의 마비현상을 회복시키지 못하고 마비가 지속되었다”고 말했다. 하워드 휴즈 의학연구소 (Howard Hughes Medical Institute)의 연구원이기도 한 다넬은 “그래서 이것은 일종의 패러독스이다. 그리고 과학적인 탐구를 할 수 있는 좋은 지점이었다. 즉, 이것은 현재 받아들여지고 있는 도그마가 잘못되었다는 점을 보여줄 수 있는 것이다”고 말했다.

이 근육은 정상적으로 보였기 때문에 연구자들은 운동신경에 관심을 돌렸으며 놀라운 사실을 발견했다. 록펠러 대학의 방문교수인 제럴드 피쉬바흐 (Gerald Fischbach)와 협력연구를 통해 이 연구팀은 인공적으로 운동신경 축색돌기를 자극했고 완전히 정상적으로 전기자극을 전달할 수 있었으며 신경전달물질을 분비하여 근육이 움직이도록 할 수 있었다. 하지만 이 실험쥐는 완전히 마비된 상태였다. 이를 통해서 좀더 세련된 설명이 제기되었다: 즉, Z+아그린은 신경근육 연결점의 수용체군을 회복시켰지만 근육신경이 신호를 발사할 능력을 회복시키지는 못했다. 루지우는 “이것이 의미하는 것은 NOVA가 규제하는 목표점은 아직 Z+아그린이 회복된 실험쥐에서 불완전한 상태였다. 많은 NOVA가 규제하는 전사된 유전정보의 한가지 이상은 행동을 일으키는 잠재성을 갖는다”고 말했다. 다넬은 “아직까지 아무도 RNA결합 단백질이 운동신경의 신호발사를 규제할 수 있다고 추측하지 못했기 때문에 새로운 발견이라고 할 수 있다. 이것은 신경기능의 RNA의 규제에 대해 새로운 전망을 열어주는 계기가 되었다”고 말했다.

사진설명: 신경근육 연결점에서 운동신경의 축색돌기 (녹색)은 신체의 다양한 근육 (파란색)의 수용체 단백질 (붉은색)에 시냅스로 작용한다. 이번에 이루어진 연구에서 RNA가 규제하는 단백질인 NOVA는 이 연결과정에서 중요한 기능을 한다는 사실 뿐 아니라 운동신경 기능의 문지기 역할을 한다는 것이 드러났다

출처: <Science Daily> 2009년 3월 17일
참고자료: Ruggiu et al. Rescuing Z agrin splicing in Nova null mice restores synapse formation and unmasks a physiologic defect in motor neuron firing. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009; 106 (9): 3513 DOI: 10.1073/pnas.0813112106








1087   항인지질 항체, 아토피성 피부염과 관련  정흥수 2004/03/31 4900
1086   사람의 피부세포를 인슐린 생산 베타세포로 전환  이성욱 2008/09/25 4896
1085   항 TNF제의 류마티스관절염 치료 메커니즘에 대한 새로운 시각  이성욱 2008/01/24 4891
1084   새로운 폐암 발생 원인 유전자 발견  이성욱 2007/07/17 4888
1083   SELEX procedure 수정본  김정혜 2003/08/08 4884
1082   만성 C형 간염 환자들을 위한 새로운 조합요법  이성욱 2009/06/04 4881
1081   염색체의 상태 혹은 위치를 조절하는 단백질  이성욱 2008/12/04 4881
1080   새롭게 밝혀진 종양억제 신호전달 단백질  정흥수 2004/11/05 4881
1079   인조 생명체의 출현을 앞당기게 될 투과성 막의 설계  이성욱 2008/06/12 4872
1078   암세포의 혈관신생을 막지 않고 도와주어서 항암효과를 내는 VEGF 저해제  이성욱 2008/11/12 4871
1077   효모서 인간 치료용 단백질 생산...미국 다트머스대학 틸먼 건그로스 박사연구팀  정흥수 2003/08/31 4871
1076   펩타이드-antisense oligonucleotides 결합체의 항암 효과  이성욱 2008/02/07 4869
1075   배아 줄기세포와 유사한 전사 프로그램을 갖는 백혈병 줄기세포  이성욱 2009/02/11 4859
1074   세균이 바이러스의 공격을 막아내는 비밀병기: Cascade  이성욱 2008/08/20 4857
1073   SELEX procedure 그림  김남연 2003/08/07 4857
1072   노화에도 효과를 보인 p53 항암 단백질  이성욱 2007/07/23 4856
1071   조류인플루엔자 바이러스에 날개를 달아주는 사람인플루엔자 바이러스  이성욱 2010/03/01 4847
  운동신경신호를 관장하는 요소: RNA  이성욱 2009/03/20 4846
1069   C형 간염 바이러스가 간질환을 유발시키는데 필수적인 지방산 합성효소  이성욱 2008/07/14 4844
1068   바이러스 하나로 성체세포를 유도 다능성 줄기세포로 전환시키는 기술  이성욱 2009/01/13 4833

[1][2][3][4][5][6][7][8][9] 10 ..[64] [다음 10개]
 

Copyright 1999-2021 Zeroboard / skin by ROBIN