분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2008-12-26 08:13:27 , Hit : 5033
 후각에서 프리온 단백질의 역할

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-12-24

  
지킬박사와 하이드에 대해 이야기 해보자. 프리온(prion)이라고 알려진 잘못 접혀진 단백질들이 광우병(mad cow disease)와 다른 치명적인 퇴행성 신경질환들(neurodegenerative illnesses)을 일으킨다. 그러나 정상적으로 접혀진 형태에서는 그 단백질들은 쥐와 다른 동물들이 냄새맡는 능력을 예민하게 유지하는 것을 도와서 생존하는데 중요할 수 있다고 새로운 연구가 보여준다.

프리온은 나쁜 명성을 가지고 있으며, 연구 관심사의 가장 큰 몫을 차지한다. 그러나 프리온 단백질의 정상적인 형태에 대한 관심도 증가하고 있다. 뇌 조직은 특히 이 단백질을 많이 가지고 있는데, 더욱더 많은 연구들이 이들 단백질이 신경세포(neuron)이 구리를 전도하는 것을 돕고, 심지어는 신경세포들이 체내의 나쁜 화학물질들에 의해서 파괴되는 것으로부터 보호해줄지도 모른다는 것을 보여주고 있다. 그러나 아무도 프리온 단백질이 시각이나 후각과 같은 특정한 신경학적인 기능을 한다는 것을 보인 적은 없었다.

콜럼비아대학(Columbia University)의 전기생리학자인Stuart Firestein가 호기심을 돋우는 발견을 한 덕분에 이러한 생각은 바뀌었다. Firestein과 동료들은 그들이 동물의 후각 조직(olfactory systems)을 구성하는 세포들에서 정상적인 프리온 단백질(PrPc)의 고농도를 알아내었을 때, 그들은 쥐의 후각을 연구하고 있었다. 그 단백질이 이 감각에서 역할을 하고 있는지 궁금해서, 그 연구자들은 우리의 깔집 안에 땅콩 버터 쿠키 조각을 숨겼다. 그리고 나서 그들은 정상적인 쥐와 PrPc를 만들지 않도록 유전적으로 변형된 설치류들이 냄새를 맡아서 그 음식을 찾아내는데 걸리는 시간을 측정했다. 정상적인 쥐들은 그들이 그것을 찾아내는데 평균 73초가 걸렸는데, 이는 PrPc가 없는 실험군보다 3배 빠른 속도였다. 20마리의 PrPc가 없는 쥐들 중 여섯마리는 그 쿠키를 아예 찾아내지 못했다고 연구진은 이번주 Nature Neuroscience에 보고했다.

유전공학적으로 변형된 쥐들은 후각의 예민함을 측정하는 다른 실험들에서도 더 나쁜 결과를 보였다. 예를 들어, 연구자들이 우리 안으로 땅콩 버터의 냄새를 관을 통해 보냈을때, 정상적인 쥐들은 그 냄새에 익숙하게 되면서 그 냄새가 나는 방향을 향해서 냄새를 맡는 시간이 더 짧았다. 그러나 바닐라나 꿀과 같은 새로운 냄새가 도입되었을때, 그들의 냄새맡는 행동이 다시 활발해졌다. PrPc가 없는 쥐들은 새로운 냄새가 주어졌을때 다르게 행동하지 않았는데, 이것은 그들이 익숙한 냄새와 새로운 냄새를 구분하지 못할 것이라는 것을 암시한다.연구자들이 유전적으로 변형된 쥐들의 PrPc-생산 유전자를 활성화시키자 그들의 수행능력이 향상되었다.

후각상실증(anosmia)라고 불리는 냄새맡는 능력이 완전히 없는 상태는 동물들이 먹이를 찾는데 냄새에 의존하기 때문에 동물들에게 치명적일 수 있다. 그러나 PrPc가 없는 쥐들은 좋은 식성을 보였고, 전체적으로 건강한 것으로 보였다고 연구진은 보고한다. 이것은 PrPc단백질이 홀로 동물이 후각을 가지는지 아닌지를 결정하는 것은 아니라는 것을 시사한다. 그 대신에 프리온 단백질이 없는 동물들은 냄새를 강하게 탐지하지 못하거나, 다른 냄새들을 구분할 수 없을지도 모른다고 콜럼비아대학의 전기생리학자이자 연구진의 일원인Matthew Valley가 말한다. 그것은 마치 동물들이 20/20 시력에서 20/100 시력으로 바뀐 것과 같다고 그는 말한다.

정상적인 프리온 단백질이 동물의 후각에서 역할을 한다는 것을 보인 것은, 그것이 그 단백질을 실질적인 신경생리학적인 과정과 연결시켜 주므로, 중요한 공헌이라고 캐나다의 캘거리대학(University of Calgary)의 분자 신경생리학자인Gerald Zamponi가 말한다. 이 단백질의 건강한 기능은 규명하기 매우 어려웠었는데, 이것이 생리학적인 반응에서 이 단백질에 기인하는 실질적인 변화를 기술한 첫번째 예라고 그는 말한다.







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