뇌의 흥분성 신경세포에서 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억의 소거 현상이 조절되는 것 규명
유전자 녹아웃 기술을 이용해 생쥐의 흥분성 신경세포 특이적으로 이노시톨 대사효소(IPMK)를 제거했고(상단), 그 결과 소리 및 전기자극으로 학습된 공포기억이 소거되는 능력이 현저하게 향상됐다(하단).
이노시톨 대사효소(IPMK) 녹아웃 생쥐의 편도체에서는 p85 S6K1 신호전달이 증가했다(상단). 또한 해마의 전기생리학적 분석에 따르면 이노시톨 대사효소(IPMK) 녹아웃에 의한 시냅스의 후기-장기강화 현상이 더욱 강하게 유도됐다(하단 좌측 결과).
김세윤 교수(KAIST) 연구팀이 뇌의 흥분성 신경세포에서 이노시톨 대사효소를 제거함으로써 공포기억의 소거 현상이 조절되는 것을 규명했다고 한국연구재단이 밝혔다. 이 연구는 존스 홉킨스 의대, 뉴욕대, 컬럼비아 의대와의 국제공동연구로 진행됐다.
‘기억은 어떻게 만들어지고 지워지는지’는 현대 신경생물학의 핵심주제이다. 특히 인간의 정신건강과 생활에 심각한 문제를 초래하는 공포증, 외상후 스트레스 장애 등을 이해하고 치료하기 위해 공포기억의 소거 과정은 심층연구가 필요하다.
연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에 발현되는 이노시톨 대사효소가 공포기억의 소거 조절에서 핵심 역할을 담당한다는 것을 밝혔다.
연구팀이 생쥐의 흥분성 신경세포에서만 특이적으로 이노시톨 대사효소를 제거하자 공포기억의 소거 반응이 촉진됐다. 특히 이 효소가 제거된 생쥐의 편도체에서는 공포기억의 소거 반응을 전달하는 신호전달계의 활성화가 동반됨이 확인됐다.
이노시톨 대사효소는 음식으로 섭취되거나 생체 내에서 합성된 이노시톨(포도당 유사물질)을 인산화해 주는 효소이다. 이번 연구를 통해 이노시톨 대사가 기존에 알려진 세포의 성장, 신진대사뿐 아니라 뇌기능 조절에서도 중요한 기능을 한다는 점을 알 수 있었다.
김세윤 교수는 “큰 사고나 트라우마로 인한 외상후 스트레스 장애, 공포증 등 심각한 뇌질환들에 대한 이해와 치료 타겟을 확립하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명하며, “이노시톨 대사효소의 신경계 신호전달 조절에 관한 분자적 작용과정 연구를 지속적으로 진행할 것”이라고 밝혔다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 뇌과학원천기술개발사업, 기초연구사업(선도연구센터)의 지원으로 수행됐으며, 학술지 ‘PNAS’에 1월 28일 논문명 ‘Inositol polyphosphate multikinase mediates extinction of fear memory’, 김세윤 교수(교신저자, KAIST), 솔로몬 스나이더 교수(Solomon H. Snyder, 교신저자, 존스 홉킨스 의대), 에릭 클란 교수(Eric Klann, 교신저자, 뉴욕대), 엠마누엘라 산티니 교수(Emanuela Santini, 교신저자, 컬럼비아 의대), 박진아 박사(제1저자, KAIST), 프란체스코 롱고 박사(Francesco Longo, 뉴욕대), 박승주(KAIST), 이슬기(KAIST), 배미현 박사(IBS), 리차 티아기 박사(Richa Tyagi, 존스 홉킨스 의대), 한진희 교수(KAIST) 등으로 게재됐다.