‘뉴런들 잇는 시냅스 분자들엔 어떤 일이…’ 3D 영상

미국 메릴랜드대 연구진, 신경전달물질 통로 ‘나노기둥’ 형성 시각화

신경전달물질 많아도 신호전달 구조 흐트러지면 뇌질환 원인 될 수도


[ 유투브 https://youtu.be/PNhUqhwHDaQ]


00synapse1.jpg 쪽 신경세포(뉴런)에서 저쪽 신경세포로 활성 또는 억제 등 신호를 주고받는, 신경세포들 간 연결부인 ‘시냅스’에선 실제로 신호 전달이 어떻게 일어날까? 시냅스 부위에서 일어나는 분자 거동을 3차원으로 구현한 영상이 나왔다. 우리 뇌엔 수십 조 또는 100조 개의 시냅스가 있는 것으로 추산되는데, 이런 시냅스를 거쳐 신경세포 간에 활성 또는 억제의 무수한 신호들이 전달된다.


미국 메릴랜드대학교 의대(UMSOM) 연구진은 최근 과학저널 <네이처>에 시냅스 부위의 신호 커뮤니케이션이 일어날 때에 나타나는 시냅스 구조의 변화를 자세히 추적해 보여주는 영상을 공개했다. 살아 있는 신경세포(쥐)의 단일 시냅스에서 개개 분자의 거동을 추적하는 단분자 이미징(single-molecule imaging) 기법을 사용했다.


메릴랜드대학의 보도자료를 보면, 시냅스 부위엔 다양한 종류의 분자들이 존재하지만 그것들이 서로 어떻게 어울리는지는 그동안 자세히 알려지지 않았는데 이번 분자 추적 이미징 연구는 시냅스 부위 분자들의 정교한 거동을 처음으로 밝혀냈다.


이번 연구에선, 특히 두 신경세포들의 접합을 돕는 ‘접착단백질들(adhesion molecules)’이 정교하게 자리를 잡고서 정렬하여 기둥 모양의 구조(연구진은 ‘나노기둥/nano-column’이라 명명)를 형성해, 신경전달물질이 전달돼 제 기능을 할 수 있도록 돕는 것으로 나타났다.[ 참조: 카이스트-연세대 연구진, 시냅스 접착단백질의 3차원 복합체 구조 규명 (2014년)]


연구진은 이 ‘나노기둥’에 주목한다. 접착단백질들이 시냅스에서 정확하게 제 자리를 잡지 못하면 시냅스의 구조는 흐트러지며, 그래서 신경전달물질이 제대로 전달되지 못할 수 있다는 것이다. 이럴 경우엔 뇌에서 적정량의 신경전달물질이 만들어진다 해도 시냅스를 거쳐 그 물질이 효율적으로 전달되지 못할 수 있으며 따라서 이런 시냅스 나노기둥의 문제가 일부 뇌 질환의 원인이 될 수도 있다고 연구진은 덧붙였다(참조 메릴랜드대학 보도자료).


오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr 

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오철우 한겨레신문사 과학담당 기자, 사이언스온 운영
1990년 한겨레신문사에 입사해 편집부, 사회부, 문화부, 생활과학부 등을 거쳤으며 주로 과학담당 기자로 일했다. <과학의 수사학>, <과학의 언어>, <온도계의 철학> 등을 번역했으며, <갈릴레오의 두 우주체제에 관한 대화>를 썼다.
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