2010. 9. 28. 15:27
쥐에서 학습과 기억을 제한하는 유전자 카테고리 없음2010. 9. 28. 15:27
반응형
에모리 의과대학 연구팀이 쥐 뇌의 한 영역에서 기억과 학습을
제한하는 유전자의 기능을 규명한 연구 결과를 학술지 “PNAS” 온라인 판에 보고하였다. 신호 단백질 RGS14는 CA2 피라미드
신경에서 풍부하게 존재하며 시냅스에서 시냅스 가소성과 해마 학습과 기억의 억제에서 역할을 한다. 연구팀은 RGS14-결손 쥐가
대조 군에 비해 대상을 기억하고 미로를 찾기 위한 학습을 더 잘할 수 있다는 것을 보여주었다.
해마는 학습과 기억에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 뇌 영역으로 해마, 치아이랑(dentate gyrus), 해마이행부(subiculum)가 해마형성체를 이루고 있다. 해마는 대체적으로 세포의 형태가 일정하지만 부위에 따라 세포의 형태와 연결에 약간의 차이가 있어 해마이행부 쪽에서부터 CA1, CA2, CA3, CA4로 나뉘어 있다. 이 중 CA4는 해마의 피라미드 층의 피라미드 세포가 없어지고 치아이랑의 과랍층의 과립 세포가 나타나기 전 형태가 다양한 세포들이 있는 부위로 치아구역(area dentate)라고도 한다. 학습과 기억은 치아이랑-CA3-CA1 경로 내에 있는 신경 사이의 시냅스적 연결 강화와 밀접하게 연관되어 있다. 그러나 다른 영역과 달리 CA2 영역의 기능이 무엇인지는 분명하지 않다.
많은 연구자들이 해마의 다른 영역이 장기 기억 강화에 어떻게 연관되었는지를 조사해왔다. 장기 기억 강화는 신경 사이의 연결 강화를 말하며, 새로운 기억의 형성이나 배양 접시에서 인공적인 자극 후에 보일 수 있다. 그러나 CA2 영역은 장기 기억 강화가 억제되어 때문에 다른 영역과 구별되며 CA2내에 있는 신경들은 발작이나 뇌졸중에 의한 손상에도 해마의 다른 부분에 있는 신경들 보다 더 많이 살아남는다.
RGS14는 십 년 전에 규명되었는데, 인간에서도 발견되었다. RGS14는 CA2 영역에서 우선적으로 발현되는 단백질이다. 연구팀은 기존에 RGS14 단백질이 학습과 기억에 중요한 뇌에서 서로 다른 형태의 신호들을 진행시키는데 연관된 여러 분자들을 조절할 수 있다는 것을 보여주었다. RGS14는 G-단백질과 H-Ras/ERK/MAP 인산화효소 신호 경로를 통합하는 지지 (scaffolding) 단백질이다. 연구팀은 RGS14가 이들 신호를 위한 핵심 조절 단백질이라고 믿고 있으며, RGS14의 기능을 증명하기 위해, 유전자 표적 기술을 이용해 RGS14 유전자를 기능하지 못하게 만든 쥐를 특성화했다. 그들은 유전자가 변형된 쥐에서 전기적 자극에 반응해 CA2 영역이 어떻게 반응하는지를 시험했다.
연구팀은 RGS14 유전자의 엑손(exon) 2-7 사이의 결손으로 RGS14가 결핍된 쥐를 만들어 CA1 신경에서 시냅스 가소성에는 영향이 없이 CA2 신경에서 장기 기억 강화가 증폭된다는 것을 보였다. RGS14가 결핍된 쥐의 CA2 신경에 특이적 MEK 억제제를 처리하면 증폭된 장기 기억 강화를 차단시켰으며, 이는 이 과정에 ERK/MAP 인산화효소 신호 경로의 역할을 제안한다. 연구자들은 RGS14가 기능하지 못하는 쥐의 CA2 영역이 활발한 장기 기억 강화가 가능하다는 사실에 놀랐는데, 전기 자극에 대한 반응에서 이 신경들은 더 강한 연결성을 갖는다. RGS14 결핍 쥐들은 또한 행동 시험에서 공간 학습과 대상 인식 기억에서 야생 형과 비교해 두드러진 강화를 보였다. 쥐들은 시각적 단서를 기억해 숨겨져 있는 탈출구로 수중 미로를 통과하기 위해 더 빨리 배웠다. 그러나 비해마-의존적 행동 시험에서는 수행 능력에 차이가 없었다.
연구팀은 왜 인간 혹은 쥐가 덜 똑똑하게 만드는 유전자를 가지고 있는지에 의문을 갖고 있다. RGS14의 결핍은 변형된 쥐에게 해를 입히는 것처럼 보이지는 않지만, 연구자들이 아직 발견하지 못한 방법으로 뇌의 기능이 변화된 가능성은 존재한다. 발작에 의한 손상에 저항적인 데다가, 특정 형태의 CA2 신경은 정신분열증에서 상실되어 있고, CA2 영역에서 유선적으로 발현되는 또 다른 유전자의 상실이 사회적 행동의 변형으로 이어질 수 있다. 이것은 이들 쥐가 다른 쥐들 만큼 쉽게 잊지 않는다거나 혹은 발작에 대한 감수성이나 사회적 행동이 변형되었다는 것을 제안한다. 연구팀은 이들 가능성의 일부를 연구하고 있다. 연구팀은 또한 RGS14를 억제하거나 감소시킬 화합물을 찾을 수 있다면 인지 기능이 강화될 수 있을 지 모른다고 언급했다.
해마는 학습과 기억에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 뇌 영역으로 해마, 치아이랑(dentate gyrus), 해마이행부(subiculum)가 해마형성체를 이루고 있다. 해마는 대체적으로 세포의 형태가 일정하지만 부위에 따라 세포의 형태와 연결에 약간의 차이가 있어 해마이행부 쪽에서부터 CA1, CA2, CA3, CA4로 나뉘어 있다. 이 중 CA4는 해마의 피라미드 층의 피라미드 세포가 없어지고 치아이랑의 과랍층의 과립 세포가 나타나기 전 형태가 다양한 세포들이 있는 부위로 치아구역(area dentate)라고도 한다. 학습과 기억은 치아이랑-CA3-CA1 경로 내에 있는 신경 사이의 시냅스적 연결 강화와 밀접하게 연관되어 있다. 그러나 다른 영역과 달리 CA2 영역의 기능이 무엇인지는 분명하지 않다.
많은 연구자들이 해마의 다른 영역이 장기 기억 강화에 어떻게 연관되었는지를 조사해왔다. 장기 기억 강화는 신경 사이의 연결 강화를 말하며, 새로운 기억의 형성이나 배양 접시에서 인공적인 자극 후에 보일 수 있다. 그러나 CA2 영역은 장기 기억 강화가 억제되어 때문에 다른 영역과 구별되며 CA2내에 있는 신경들은 발작이나 뇌졸중에 의한 손상에도 해마의 다른 부분에 있는 신경들 보다 더 많이 살아남는다.
RGS14는 십 년 전에 규명되었는데, 인간에서도 발견되었다. RGS14는 CA2 영역에서 우선적으로 발현되는 단백질이다. 연구팀은 기존에 RGS14 단백질이 학습과 기억에 중요한 뇌에서 서로 다른 형태의 신호들을 진행시키는데 연관된 여러 분자들을 조절할 수 있다는 것을 보여주었다. RGS14는 G-단백질과 H-Ras/ERK/MAP 인산화효소 신호 경로를 통합하는 지지 (scaffolding) 단백질이다. 연구팀은 RGS14가 이들 신호를 위한 핵심 조절 단백질이라고 믿고 있으며, RGS14의 기능을 증명하기 위해, 유전자 표적 기술을 이용해 RGS14 유전자를 기능하지 못하게 만든 쥐를 특성화했다. 그들은 유전자가 변형된 쥐에서 전기적 자극에 반응해 CA2 영역이 어떻게 반응하는지를 시험했다.
연구팀은 RGS14 유전자의 엑손(exon) 2-7 사이의 결손으로 RGS14가 결핍된 쥐를 만들어 CA1 신경에서 시냅스 가소성에는 영향이 없이 CA2 신경에서 장기 기억 강화가 증폭된다는 것을 보였다. RGS14가 결핍된 쥐의 CA2 신경에 특이적 MEK 억제제를 처리하면 증폭된 장기 기억 강화를 차단시켰으며, 이는 이 과정에 ERK/MAP 인산화효소 신호 경로의 역할을 제안한다. 연구자들은 RGS14가 기능하지 못하는 쥐의 CA2 영역이 활발한 장기 기억 강화가 가능하다는 사실에 놀랐는데, 전기 자극에 대한 반응에서 이 신경들은 더 강한 연결성을 갖는다. RGS14 결핍 쥐들은 또한 행동 시험에서 공간 학습과 대상 인식 기억에서 야생 형과 비교해 두드러진 강화를 보였다. 쥐들은 시각적 단서를 기억해 숨겨져 있는 탈출구로 수중 미로를 통과하기 위해 더 빨리 배웠다. 그러나 비해마-의존적 행동 시험에서는 수행 능력에 차이가 없었다.
연구팀은 왜 인간 혹은 쥐가 덜 똑똑하게 만드는 유전자를 가지고 있는지에 의문을 갖고 있다. RGS14의 결핍은 변형된 쥐에게 해를 입히는 것처럼 보이지는 않지만, 연구자들이 아직 발견하지 못한 방법으로 뇌의 기능이 변화된 가능성은 존재한다. 발작에 의한 손상에 저항적인 데다가, 특정 형태의 CA2 신경은 정신분열증에서 상실되어 있고, CA2 영역에서 유선적으로 발현되는 또 다른 유전자의 상실이 사회적 행동의 변형으로 이어질 수 있다. 이것은 이들 쥐가 다른 쥐들 만큼 쉽게 잊지 않는다거나 혹은 발작에 대한 감수성이나 사회적 행동이 변형되었다는 것을 제안한다. 연구팀은 이들 가능성의 일부를 연구하고 있다. 연구팀은 또한 RGS14를 억제하거나 감소시킬 화합물을 찾을 수 있다면 인지 기능이 강화될 수 있을 지 모른다고 언급했다.
반응형
