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성과명뇌 속 신경전달물질 주머니, 어떻게 스스로 뭉쳐있나?

Cooperative function of Synaptophysin and Synapsin in the generation synaptic vesicle-like clusters in non-neuronal cells(Nature Communications (IF: 14.919, 2020년 기준))

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지원사업
중견연구사업, 박사후 국외연수사업
지원 기관
과학기술정보통신부, 교육부
연구 기관
서울대학교, 예일대학교
연구자
장성호, 박대훈
발표일
2021-01-11
조회수
78

뇌 속 신경전달물질 주머니, 어떻게 스스로 뭉쳐있나?


뇌 속 신경전달물질 주머니간 응집 메커니즘 규명



개요

장성호 교수(서울대학교) 연구팀이 미국 예일대학교 연구팀과의 공동연구로 뇌 속 신경전달물질 주머니 간 응집원리를 규명했다고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 교육부와 한국연구재단이 추진하는 박사후국외연수사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)’에 1월 11일 게재되었다.


연구 내용

선행연구에서 시냅스 전말단에 풍부하게 존재하는 단백질 중 하나인 시냅신(Synapsin)을 정제하여 시험관 실험(in vitro assay)을 진행할 경우, 액체-액체 상분리 현상이 일어난다는 것을 밝혔다. 하지만 추가연구를 통해 이 단백질을 살아있는 세포에서 발현시킬 경우 액체-액체 상분리 현상이 일어나지 않는다는 것을 확인하였다.
하지만 시냅스소낭에 풍부하게 존재하는 막단백질 중 하나인 시냅토파이신(Synaptophysin)을 같이 발현시킬 경우 두 단백질 모두 살아있는 세포내에서 액체-액체 상분리 현상을 일으킨다는 것을 관찰하였다. 전자현미경을 통해 이와 같은 상분리 현상을 나노미터 수준에서 관찰한 결과, 신경세포에서 관찰되는 시냅스소낭의 응집구조와 매우 유사한 응집 구조를 관찰할 수 있었다. 이러한 액체-액체 상분리 현상은 양전하를 갖는 시냅신과 음전하를 갖는 시냅토파이신 간의 정전기 상호작용 (electrostatic interactions)에 의한 것임을 밝혔다.


기대 효과

신경세포 전말단에 풍부하게 존재하는 두 단백질인 시냅토파이신과 시냅신이 정전기 상호작용을 통해 살아있는 세포내에서 액체-액체 상분리 현상을 일으킨다는 것을 규명하였다.
가장 흥미로운 점은 비신경세포에 두 단백질을 발현시킬 경우 신경 세포에서 특이적으로 관찰되는 시냅스소낭의 응집구조와 매우 유사한 특징을 갖는 모사구조를 비신경세포에서 간단하게 재현할 수 있다는 점이다. 비신경세포에서의 시냅스소낭 응집구조 재현 기술은 기초신경과학 연구 및 관련 신경계 질환 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.


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