기억력과 학습능력 등 인지기능에 관여하는 새로운 물질 발견

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윤정
등록 2011-10-24 09:23:00

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Nature Neuroscience 발표, “치매환자 기억력과 학습능력 향상시키는 가능성 열어”

□ 면역과 심혈관계 질환 치료제의 주요 타깃(인산화 효소 PI3K감마)이 기억력과 학습능력 등(인지기능의 유연성)에도 관여한다는 새로운 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

○ 서울대 강봉균 교수, 김재익, 이혜련 박사과정생이 주도하고, 민주오 교수(서울대 WCU뇌인지과학과, Min Zhuo), 콜린그릿지 교수(서울대 WCU뇌인지과학과, Graham Collingridge) 및 김상정 교수(서울대 WCU뇌인지과학과)가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)과 WCU(세계수준의 연구중심대학)육성사업의 지원을 받아 수행되었다.

○ 이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처’의 자매지인 ‘Nature Neuroscience'지에 온라인(10월 24일)으로 게재되었다.

(논문명 : PI3Kγ is required for NMDA receptor-dependent long-term depression and behavioral flexibility)

□ 강봉균 교수 연구팀은 세포내 신호전달체계에 중요한 기능을 하는 인산화 효소(PI3K감마)가 기억과 학습의 기초과정(해마*의 장기 시냅스저하현상)뿐만 아니라, 학습능력과 판단력 등(인지기능의 유연성)을 조절하는 데에도 중요한 역할을 한다는 사실을 규명하였다.

*) 해마(Hippocampus) : 대뇌의 양쪽 측두엽에 존재. 일화, 의미 기억 등 인지기능 담당

○ 인산화 효소 PI3K의 한 종류인 PI3K감마(Phosphatidylinostol 3-kinase γ)는 지금까지 △심혈관계 △면역계 등에서만 발현되는 것으로 알려져, 이 효소를 타깃으로 한 면역과 심혈관계 질환 치료제가 활발히 개발되어 왔다. 그러나 뇌를 포함한 신경계에서 PI3K감마의 기능에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있었다.

○ 연구팀은 PI3K감마가 해마의 장기(Long-term) 시냅스저하현상(시냅스 가소성의 한 종류)과 인지기능의 유연성*에 관여한다는 사실을 발견하였다.

*) 인지기능(인지행동)의 유연성이란, 자신이 처한 상황과 조건에 맞게 행동전략을 변경할 수 있는 능력(판단력 등)을 의미하는데, 과거 경험으로 학습된 기억과 의사결정에 얽매이지 않고 주변 환경의 변화에 따라 현재의 정보를 적극 이용하여 새로운 학습과 기억 및 의사결정을 하는 모든 인지능력을 말함.

□ 강 교수팀은 PI3K감마가 제거된 생쥐와 PI3K감마를 억제하는 약물을 이용한 전기생리학, 생화학 및 동물 행동실험을 통해 이를 입증하였다. 특히 이번 연구는 인지기능의 조절과 관련된 분자메커니즘에 대한 이해의 폭을 넓히는데 중요한 단초를 제공하였다는 점에서 의미가 크다.

○ 연구팀은 PI3K감마가 제거되었거나 PI3K감마 억제제를 사용한 생쥐가 기억과 학습의 기초과정능력이 떨어진다는 사실(생쥐의 해마에서 장기 시냅스저하현상이 손상됨)을 발견하였다.

○ 또한 생화학적 실험에서는 PI3K감마 유전자가 제거된 생쥐에서 장기 시냅스저하 현상과 관련된 것으로 알려진 인산화효소(p38 MAPK)의 활성이 사라진 것을 확인하였고, 동물 행동실험에서는 PI3K감마가 제거된 생쥐의 학습능력과 판단력(인지행동의 유연성)이 감소되는 것을 발견하였다.

○ 아울러 PI3K감마 유전자가 제거된 생쥐 해마의 신경세포에 PI3K감마 단백질을 주입하면, 기억과 학습의 기초능력이 회복(손상되었던 장기 시냅스저하 현상이 정상으로 회복)된다는 사실도 확인하였다.

□ 강봉균 교수는 “이번 연구는 PI3K감마라는 인산화효소가 뇌를 비롯한 신경계의 고등 인지기능에 관여한다는 새로운 사실을 밝히고 인지기능의 유연성을 조절할 수 있는 분자메커니즘을 규명하여, 치매환자의 기억력 및 학습인지능력 향상과 심리적 외상후스트레스성 장애(PTSD) 등 치료제 개발에 새로운 가능성을 열었다”고 연구의의를 밝혔다.

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