| 中, 신경 시냅스 "블랙박스" 규명 | ||
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 최근, 중국과학기술대학 허페이(合肥)미규모물질과학국가연구센터/생명과학대학대학 교수 비궈창(畢國強), 류베이밍(劉北明), 저우정훙(周正洪) 등은 공동으로 시냅스 "브랙박스"의 암호를 해독하여 저온전자현미경을 이용한 신경 시냅스 초미세 구조 해석 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 해당 연구성과는 미국 신경과학학회 저널 "Journal of Neuroscience" 앞표지에 게재되었다. 시냅스는 대뇌 행위, 의식, 학습 및 기억 등 기능의 가장 기본적인 구조 및 기능 단위이며 또한 다양한 뇌질환 발생의 기원이다. 시냅스의 분자 조직 구조 및 그 신경 활동 과정에서의 변화에 대한 정확한 해석은 뇌의 비밀을 밝히는 가장 직접적이고 효과적인 방법일 뿐만 아니라 신경 과학의 가장 기본적인 연구 작업이다. 일찍, 생화학 및 분자생물학, 전기생리학 등 연구를 통하여 시냅스 각종 대량의 분자 및 세포 기관의 구성 성분을 발견하였으며 또한 시냅스의 각종 기능 특성과 가소성 규칙을 규명하였다. 그러나 연구 수단의 제한으로 시냅스의 서로 다른 구성 요소가 어떻게 복잡한 기관을 구성하여 다양한 기능을 수행하는 지에 대하여 충분히 해석하지 못하였다. 연구팀은 최근에 개발된 저온전자 단층 3차원 재구성 기술(cryoET)과 자체로 개발한 저온 광전자 관련 현미경 이미징 기술을 결합하여 중추신경계의 2종 가장 주요한 시냅스에 대한 정량화 분석을 구현하였다. 연구팀은 큰쥐의 해마 뉴런을 저온전자현미경의 전문 그리드(Grid)에 배양하여 생리학적 상태와 유사한 조건에서의 일련의 손상되지 않은 시냅스 3차원 구조를 획득하였다. 그리고 정량 분석 수단을 결합하여 최초로 억제성 시냅스의 균일 박편형 시냅스 후 치밀 영역 구조를 보고함과 아울러 2종 시냅스 중에 모두 타원형 시냅스소포가 존재함을 발견하여 2종 시냅스소포 및 시냅스 후 치밀 영역 형태의 정밀 구조를 규명하였다. 연구팀은 계속하여 분자 수준에서의 시냅스 정밀 조직 구조를 획득하여 시냅스 원위치에서 단일 신경전달물질 수용체 단백질 복합물 및 그 스캐폴드 단백질의 상호 작용 관찰을 구현하였다. 본 연구는 세계 최초로 저온전자현미경 기술을 이용한 완벽한 시냅스에 대한 체계적인 정량 분석이다. 해당 연구는 시냅스 초미세 구조 및 기능의 "블랙박스"에 대한 암호 해독을 추진하였을 뿐만 아니라 저온전자현미경 기술로 복잡한 세포계에서 생물 대분자 복합물의 조직 구조를 원위치 해석하는 기술적 어려움을 해결하는데 기반을 마련하였다. 타이틀 이미지: CryoET를 이용하여 해석한 체외 배양 해마 신경 시냅스 3차원 구조의 3차원 가시화 렌더링 그림("Journal of Neuroscience"의 앞표지) 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/2/402806.shtm |
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