DGIST, 신규 사물 기억 인지능력 저해하는 ‘억제성 시냅스 복합체’ 규명

[이뉴스투데이 전한울 기자] DGIST는 고재원 뇌·인지과학전공 교수, 오원찬 미국 콜로라도 의과대학 교수 공동연구팀이 뇌신경회로 내 특정 억제성 시냅스 활성을 조율하는 핵심 신호 기전을 발견했다고 21일 밝혔다. 특정 인지 능력을 향상시킬 수 있는 새 연구 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 

시냅스는 신경정보를 빠르고 정확하게 전달하는 특별한 창구로 작동해 모든 뇌기능을 관장한다. 시냅스는 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 구분된다. 

시냅스는 뇌기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 서로 협력하면서 신경회로 네트워크의 균형을 유지한다. 우리 뇌의 수많은 시냅스는 뇌의 영역, 신경회로 별로 다양한 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 동일한 뇌의 영역 내 비슷한 기능을 이행하는 서로 다른 신경회로의 고유한 특성을 결정하는 분자 기전에 대해서는 아직까지 잘 알려지지 않았다.

이번 연구에서는 MDGA1 단백질을 성체 생쥐의 해마의 소영역인 CA1에서 과발현 혹은 삭제해 실제로 MDGA1 단백질이 억제성 시냅스에서 음성적 역할을 하는 것을 재확인했다. 

특히 뉴로리긴2와 결합하지 못하는 MDGA1 단백질도 여전히 억제성 시냅스 발달을 억제하며, 기존에 기능이 잘 알려지지 않았던 특정 부위(MAM 도메인)가 관여함을 알게 됐다. 이는 MDGA1 단백질이 기존에 제안된 분자 기전이 아닌 다른 방식으로 작동할 가능성을 시사한다.

해마 CA1 영역 내 흥분성 신경세포는 세포체와 수상돌기에서 각각 서로 다른 억제성 신호를 받게 된다. 억제성 신경세포에서 발현하는 APP 단백질은 이 두 가지 억제성 신호를 전달해 흥분성 신경세포가 정상적으로 작동하는 데 필요한 인자다. 이 때 MDGA1는 수상돌기 내 형성되는 억제성 시냅스에서만 특이적으로 APP 기능을 조율함을 알게 됐다. 

또한 MDGA1-APP 복합체 균형이 망가지면 억제성 시냅스 신경전달이 비정상적으로 변형되고, 생쥐의 신규 사물 기억 인지능력도 저해된다는 점을 발견했다.

한편 이번 연구성과는 김진후, 김승준 DGIST 뇌·인지과학전공 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 국제학술지 ‘미국 국립과학원회보’에 지난 19일자로 온라인 게재됐다.