| 수면장애와 관련한 전압 의존성 칼륨이온통로 Kv4 역할 규명 | ||
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 최근 상하이교통대학 Bio-X센터 핑융(平勇) 연구팀은 수면조절에서 전압 의존성 칼륨이온통로 Kv4의 역할을 규명하였다. 해당 연구 성과는 "The Journal of Neuroscience"에 게재되었다. 연구팀은 수면 연구의 전형적 모델생물인 초파리를 연구대상으로 선정하였다. 전압 의존성 칼륨이온통로 Kv4는 뉴런의 재분극화와 밀접한 연관이 있다. 뉴런 방전시 동 이온통로가 열리면서 칼륨이온이 외부로 유출된다. 초파리의 완전한 전압 의존성 칼륨이온통로 슈퍼패밀리에는 Kv1에서 Kv4까지 4개 구성원이 있는데 이들은 인체에서도 고도의 보존성을 나타낸다. 그 중 Kv1(shaker)은 초파리와 포유동물의 수면과 직접적인 연관성을 차례로 입증하였다. 해당 연구는 행동학 실험에서 시작되었다. 아침 9시에 전등을 켜고 저녁 9시에 전등을 끄는 환경에 초파리를 방치할 경우 일반적으로 저녁에 전등을 꺼서 약 반시간 후면 잠에 든다. 연구팀이 초파리 신경계의 Kv4를 제거하자 초파리가 잠드는 시간이 지연되는 등 특이성 현상이 관찰되었다. 이러한 현상은 잠드는 과정에서 Kv4가 주요 조절 역할을 하고 있음을 시사한다. 계속된 실험에서 연구팀은 수면조절에서 핵심 역할을 하는 PDF뉴런을 의도적으로 선택하였다. PDF뉴런의 흥분은 수면을 억제하는 역할을 한다. PDF뉴런이 분비한 PDF는 일종의 신경펩티드로서 초파리의 수면 및 리듬을 제어한다. GAL4/UAS 시스템을 사용하여 해당 영역 뉴런의 Kv4에 대한 기능적 녹아웃을 수행한 결과 초파리의 잠드는 시간은 지연되었다. 이는 PDF뉴런의 Kv4가 초파리의 수면조절에서 중요한 역할을 수행함을 더한층 입증한다. 이어진 전기생리학 실험을 통해 연구팀은 초파리 "실면" 현상 배후의 제어 메커니즘 및 뉴런 흥분성과의 관계를 밝혀냈다. PDF뉴런의 흥분성은 종일 고정적 변화패턴을 나타내는데 일반적으로 주간에 방전 빈도가 더 높고 야간에 점차적으로 줄어든다. 어느 하루의 아침 이후 24시간 동안에 뉴런의 방전 빈도 및 안정시 막전위는 대체적으로 'U'자형 곡선을 형성한다. 다시 말해 해당 영역 뉴런은 저녁이 되면 그다지 흥분하지 않는데 이때가 바로 Kv4의 역할이 두드러지는 시기이다. Kv4 통로가 이때 더 쉽게 열리는 관계로 Kv4 기능적 녹아웃 후에 초파리의 잠드는 시간이 지연되었다. 물론 Kv4에 의해 특이적으로 유도되는 전류 IA는 이 같은 파동적 변화패턴을 나타내지 않는다. 즉, 잠드는 과정에서 Kv4는 "조절자" 역할을 한다. 한편 연구팀은 더 많은 실험을 통해 뉴런 흥분성에 대한 Kv4 조절 과정이 신경펩티드 PDF의 분비에 영향을 미침으로써 수면과정에 관여한다는 것을 입증하였다. 또한 PDF통로 하위 뉴런에서도 Kv4 기능적 녹아웃이 마찬가지로 "실면" 현상을 초래한다는 것을 검증하였다. 해당 연구는 최초로 수면조절에서 Kv4의 역할을 직접적으로 입증하였고 또한 "불면증" 관련 연구에 가능한 아이디어를 제공하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/9/418227.shtm |
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