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- 유전자 적중 생쥐를 이용하여 생체시계 작동의 기작을 규명 -

과학기술부가 창의적진흥연구사업의 일환으로 추진중인 학습 및 기억 현상 연구단(연구단장 : 한국과학기술연구원 책임연구원, 신희섭)은 유전자 적중법을 이용하여 포유류의 새로운 생체시계 작동 기작을 규명하여 이를 'Nature Neuroscience' 지에 게재하게 되었음.

※ 논문제목: Translation of clock rhythmicity into neural firing in suprachiasmatic nucleus
requires mGluR-PLCbeta4 signaling

※ 게재시기: Advance Online Publication (AOP) on Nature Neuroscience's website on 17 March. 인쇄본(Nature Neuroscience) 날자는 추후 통보.


1. 연구배경

생체 시계는 시신경 교차상핵(SCN: Suprachiasmic nucleus)이라 불리는 뇌의 시상하부의 한부분에 위치하는데, SCN에서 시계 유전자들이 상호작용을 통해 서로의 발현을 조절함으로서 시계 단백질들의 양이 하루를 주기로 변화하게 되는데, 시계 유전자들에 의해서 만들어진 생체 시계가 어떻게 외부 시간에 맞추어 지는가에 대해서도 최근 들어 많은 연구가 진행되고 있음.

반면, 시계 단백질의 양이 하루를 주기로 변화하는 것으로부터 어떻게 생체시계가 우리 몸에 시간정보를 알리는 지에 대해서는 현재까지 알려진 바가 거의 없다. 즉 시계 단백질의 발현 변화에 담겨있는 시간 정보를 읽어서 시신경 교차상핵의 출력 형태로 변환하고, 이를 우리 몸의 여러 부분에 전달하는 기작에 대한 이해가 필요함.


2. 연구결과 및 중요성

* 연구결과

본 연구에서는 피엘시베타4 유전자 적중 생쥐의 생체시계 작동에 중대한 결함이 있음을 규명하여, 이를 통해 이 유전자가 생체시계가 작동하는데 있어 중요한 요소임을 증명하였음.

피엘시베타4 유전자는 시계 단백질에 담겨있는 시간 정보를 읽어서 시신경 교차상핵의 출력 형태로 변환하는데 중요한 유전자임을 증명하였음.

시신경 교차상핵에서 피엘시베타4 유전자는 특정 타입의 글루타메이트 수용체(group I mGluR)와 연결되어 있음을 증명하였음. 나아가 이 수용체가 시신경 교차상핵의 출력을 조절하는데 있어 중요한 요소임을 증명하였음.

* 중요성

시계 단백질에 담겨있는 시간 정보를 읽어서 시신경 교차 상핵의 출력 형태로 변환하는데 관련된 유전자를 시험관에서가 아닌 생체 내에서 최초로 규명

글루타메이트와 이에 대한 수용체들은 생체시계를 환경에 맞추는데 중요한 요소들로 알려져 왔는데, 본 연구를 통해서 group I mGluR을 통한 신호전달은 생체시계의 출력 조절을 위해서도 중요한 것으로 밝혀졌음.