신경전달물질 분석시스템 개발, 보톡스 대체물 발굴기대
신경전달물질 분석시스템 개발, 보톡스 대체물 발굴 기대 효모를 이용한 인간 신경세포 신호전달 모방, 신경전달 물질 이해에 기여
연구 결과 개요
1. 연구 배경
감정, 행동, 기억 등 인간의 두뇌 활동은 궁극적으로 뇌를 이루고 있는 신경세포간의 다양한 상호작용에 의해 일어난다. 그 대표적인 예가신경전달 (neurotransmission)이다. 이는 한 신경세포에서 분비된 신경전달물질(아세틸콜린 등)이 시냅스라는 신경세포간 연결부에서 다른 신경세포의 수용체에 의해 인지됨으로써 특정 신호가 한 신경세포에서 다른 신경세포로 전달되는 과정이다.
신경전달물질 분비는 세포 내에서 신경전달물질을 저장하고 있는 시냅스 소낭과 신경세포막간의 막융합에 의해 일어나는데, 이러한 과정을 ‘시냅스소낭 막융합’이라고 한다. 이는 신경전달이 정교하고 신속하게 일어날 수 있도록 조절하는 매우 중요한 과정이다. 따라서 다양한 신경작용을 인위적으로 제어하거나 신경관련 질환을 치료하기 위한 타깃으로 신경전달 및 시냅스소낭 막융합 과정은 오랫동안 많은 연구의 대상이었다.
그럼에도 불구하고, 여전히 시냅스소낭 막융합의 분자기전은 많은 부분이 밝혀지지 않고 남아있는 상황이다. 이유 중 하나로 시냅스소낭 막융합과정을 분석할 수 있는 시스템이 극히 제한적이라는 것을 들 수 있다. 신경세포를 사용한 시냅스소낭 막융합 연구는 비용이 많이 들고 연구방법도 매우 제한적이어서 분자기전 연구나 대용량 분석연구에는 적합하지 않다.
현재 가장 널리 사용되는 시냅스소낭 막융합 분석시스템은 합성 리포좀에 시냅스 스네어 단백질을 도입하여 제작한 스네어 단백질리포좀(proteo liposome)을 이용한 방법인데, 이는 생체막이 아닌 인공 리포좀을 사용한다는 한계와 더불어 단백질 발현 및 분리정제의 문제, 계면활성제 사용의 문제, 재현성 부족 및 높은 숙련도 요구 등 근본적인 한계가 있다.
또 합성리포좀 연구결과가 생체막 또는 신경세포를 이용한 실험에서 얻은 결과와 상충되는 등 많은 문제점이 지적되어 왔다. 따라서 시냅스소낭 막융합을 손쉽고 신속하게 저비용 및 대용량으로 분석할 수 있는 분석시스템은 현재 없는 상황이다.
어떤 물질이 신경세포간 연결부에서 타 신경세포의 수용체에 의해 인식되지