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프리온 유사단백질의 기능: 장기기억

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작성자 : 의생명과학대학 날짜 : 작성일15-07-07 14:06 조회 : 2,887회

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-07-06
 
프리온 유사 단백질이 장기 기억을 유지시킨다는 연구 결과가 발표되었다. 컬럼비아 대학 의료 센터 (Columbia University Medical Center, CUMC)의 Eric Kandel 연구진이 오랜 기간 동안 기억을 지속적으로 유지하는 뇌의 시스템의 추가적인 증거를 밝혀냈다. 역설적으로 이러한 시스템은 광우병, 쿠루병 및 기타 퇴행성 뇌 질환을 일으키는 기전과 같은 방식으로 작용한다.
 
`Neuron`과 `Cell Reports`에 게재된 4편의 논문에서 Kandel 박사의 연구실은 가축과 인체에서 프리온과 유사한 프리온 유사 단백질이 어떻게 마우스와 기타 포유동물에서 장기 기억을 유지하는데 매우 중요하다는 것을 보여주고 있다.
 
장기 기억이 뇌에서 생성될 때, 기억을 저장하는 신경 세포 사이의 새로운 연결이 만들어진다. 그러나 이러한 물리적 연결은 기억을 위해서 지속적으로 유지되어야 하며 그렇지 않을 경우 분해되어 며칠 내에 사라진다. 여러 연구진은 이러한 장기 기억을 유지하는 분자를 찾아왔지만 그 실체가 무엇인지에 대해서 분명하지 않았다. 노벨 수상자인 Eric Kandel 박사가 주도한 연구에 의하면 이 기억에 관련된 분자는 정상적인 프리온 단백질 버전이다.
 
단백질 감염성 입자에서 파생된 프리온은 독특한 단백질에 속한다. 다른 단백질과 달리, 스스로 전파할 뿐만 아니라 다른 단백질을 다른 모양을 취하도록 유도할 수 있다. 세포 특히 신경 세포에서 프리온이 형성될 때, 부착성을 갖춘 응집체를 형성하여 세포의 과정을 파괴함으로써 세포에 손상을 일으킨다. 프리온 응집체는 높은 안정성을 가지고 있으며 감염된 조직에 축적되어 조직 손상 및 세포 사멸을 유발한다. 죽어가는 세포는 프리온 단백질을 방출하여 다른 세포에 감염된다. 이러한 비정상적인 단백질은 광우병을 일으키는 것으로 알려져 있다. 이들은 또한 알츠하이며, 파킨슨 및 헌팅턴 질환과 같은 다양한 퇴행성 신경 질환과 연관되어 있다. 대조적으로, 기능성 프리온 단백질은 세포의 생리학적 역할을 수행하며 질병에 기여하지 않는다.
 
Kausik Si와 Kandel 박사는 처음으로 거대한 군소에서 기능성 프리온을 규명하였으며 이것이 기억 저장을 유지하는 일에 기여한다는 것을 발견하였다. 최근 Kandel 연구실은 마우스에서 유사한 단백질로 CPEB3을 발견하였다. Luana Fiorit의 논문에서 기술된 여러 실험 중 하나에서 연구진은 마우스에 반복적으로 미로를 탐색하도록 하여 장기 기억을 생성하도록 하였다. 그러나 연구진이 CPEB3 유전자를 제거하였을 때 장기 기억이 형성되는 2주 후에 기억이 사라졌다.
 
연구진은 CPEB3이 어떻게 신경 세포 내부에서 작동하여 장기 기억을 유지하는지를 발견하였다. "질환을 일으키는 프리온처럼 기능성 프리온은 두 종류의 형태로 존재한다. 하나는 가용성 형태와 다른 하나는 응집체를 형성한다. 우리가 어떤 것을 배워서 장기 기억을 형성할 때 새로운 시냅스 연결이 만들어지는데 그 시냅스에 가용성 프리온이 응집체 프리온으로 전환된다. 이러한 응집된 프리온은 기억을 유지하는데 필요한 단백질 합성을 시작한다"고 Kandel은 말했다.
 
이러한 응집체가 존재하면 장기 기억이 유지된다고 Kandel이 말한다. 프리온 응집체는 지속적으로 새롭게 만들어지는 가용성 프리온을 응집체로 형성시킨다. "이러한 유지가 중요하다. 이를 통해 예를 들어 평생동안 당신의 첫 사랑을 기억하는 것이다." 유사한 단백질이 인체에서도 존재한다. 이는 동일한 기전이 인체 뇌에서 작동할 것임을 시사한다. "동일한 역할을 기억에서 할 것이다. 그러나 좀 더 연구를 해야 할 것으로 보인다. 아마 다른 조절 요소들이 연관되어 있을 것이다. 장기 기억은 복잡한 과정이며 따라서 이것은 매우 중요한 요소라 할 수 있다"고 Kandel 박사가 말했다.
 
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<사진설명> 기억은 CPEB라는 프리온 유사 단백질의 도움으로 오랜 기간 동안 저장된다. CPEB 프리온은 응집체를 형성하여 기억을 기록하는 시냅스를 유지한다. CPEB 프리온이 존재하지 않거나 비활성화될 경우, 시냅스는 붕괴되고 기억은 희미해진다.
 
 
 
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