한빛사 인터뷰
- 등록2024-03-11
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
동물의 종 유지에 있어서 교미행동은 매우 중요한 위치를 차지합니다. 교미행동이 유전적으로 어떻게 설계되어 있는지 알고자 하는 연구는 1960년대부터 지금까지 이어져 오고 있습니다. 성행동을 조절하는 유전자의 연구는 행동관찰이 용이한 수컷의 교미행동을 중심으로 진행되어져 왔고 암컷의 교미행동은 상대적으로 덜 알려져 왔습니다. 하지만 교미의 목적이 자손을 유지하는 것이라고 할 때 암컷의 교미행동은 매우 중요한 의미를 가진다고 할 수 있습니다. 교미과정에서 일반적으로 수컷의 경우 조건이나 상황에 관계없이 암컷에 대해 성행동을 보이는 반면, 암컷은 가장 적절한 교미의 시기를 정하며, 종의 유지에 적절한 수컷을 선택하고 교미행동을 보이기 때문입니다. 따라서 암컷이 최종 결정에 더 많은 영향을 끼칩니다. 본 연구에서는 초파리 전자현미경자료와 총신경망분석 (Connectomics)을 이용하여 초파리 뇌에서 암컷의 교미행동을 조절하는 것으로 알려진 pC1신경의 하부신경 pC1b,c가 성적 성숙과정에서 교미를 하고자 하는 욕구(sexual drive)를 증가시키는 기능을 하는 것을 처음으로 밝혔습니다. pC1은 성충으로 우화한 직후에는 수컷의 교미신호에 반응하지 않으며 실제로 초파리 암컷은 이시기에 교미를 하지 않습니다. 이후 약 2일동안의 성적 성숙기간동안 pC1도 점진적으로 수컷의 교미신호에 반응성이 증가합니다. 이러한 변화는 성숙한 알이 만들어지는 시간과 관련이 있고 이러한 내적 변화는 SAG신경을 통해 pC1으로 전달 됩니다. 본 연구에서는 처음으로 pC1b,c 신경 내의 cAMP 수준이 교미의 욕구변화를 보여주는 중요한 물질이라는 것을 밝혔고 cAMP의 수준이 오르기 위해서는 신경펩티드인 Dh44와 그 수용체 GPCR인 Dh44R1과 Dh44R2가 필요하다는 것을 확인했습니다. 또한 cAMP의 변화는 신경내의 CrebB를 통하여 하위 유전자인 pyx (pyrexia)의 발현을 유도한다는 것을 발견했습니다. Pyx는 TRP channel에 속한 유전자로 pC1신경의 외부에서 양이온들을 들여보내 pC1신경이 수컷의 교미신호를 받았을 때 반응성을 더욱 크게 하는 것으로 확인되었습니다.
최근 초파리 신경연구에서는 총신경망분석 (Connectomics)을 적극적으로 이용하고 있는데 초파리 뇌를 전자현미경단위로 촬영한 뒤 이를 재구성하여 모든 신경의 구조와 시냅스를 확인할 수 있는 거대한 정보입니다. 본 연구에서도 이러한 자료를 한국에서는 처음으로 이용하여 pC1b,c 타입의 신경만 타깃할 수 있는 초파리 라인을 만들 수 있었고 이러한 자료가 연구에 큰 도움이 되었습니다.
연구내용 모식도
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
광주과학기술원(GIST) 생명과학부는 한국의 생명과학발전에 중추적인 역할을 담당하고 있는 곳으로 생명연구분야를 4개 부서 (Cell & Molecular Biology, Biochemistry & Biophysics, Neuroscience & Developmental Biology, Immunology)로 나누어 집중적인 연구를 진행하고 있습니다. 특히 초파리를 모델생물로 이용한 연구에 최적화된 한국초파리 연구자원 은행 (Korea Drosophila Resource Center, KDRC)를 가지고 있어 K-Gut 프로젝트 등 많은 기초연구를 진행중입니다. 다양한 기초과학연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되는 곳입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
초파리유전학은 100년이 넘는 역사를 가지고 있으며, 생명과학과 게놈연구의 초석이 되었고 현재에도 총신경망분석 (Connectomics) 연구를 선도하고 있습니다. 초파리를 이용한 연구는 다른 모델생물에 비하여 연구진행속도가 빠르고 항상 선도적인 역할을 담당하기 때문에 나의 연구가 세계최초라는 자부심을 가지고 일할 수 있어서 보람을 느낍니다. 이번 연구도 성행동이 조절되는 메커니즘을 이해하는데 기초가 되기를 희망합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
초파리연구는 기술적인 제약이 거의 문제가 되지 않을 정도로 발전된 분야입니다. 따라서 새로운 아이디어가 중요한 분야이고 열린 자세로 토론하는 것이 핵심적인 역할을 합니다. 이런 점에서 더 많은 아이디어를 갖기 위해서는 토론을 즐기는 것에 익숙해질 필요가 있습니다. 많은 한국의 학생들이 이러한 토론문화에 잘 적응한다면 자신을 성장시키는데 좋을 것 입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 저는 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 연구조교수로 근무하고 있고 앞으로도 초파리를 이용한 생명연구를 계속 할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
오랜 기간동안 곁에서 돌봐주시고 격려해주신 GIST 김영준교수님께 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 실험실에 많은 연구원분들이 계신데 프로젝트에 큰 도움이 되었습니다. Connectomics 분석을 주도해 준 제 2 저자 윤민식박사에게 감사하고 싶습니다.
#행동신경학
#초파리
#pC1
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