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한경아
한경아(Kyung Ah Han) 저자 이메일 보기
DGIST
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  CV updated 2022-07-21 14:01
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SLITRK2 variants associated with neurodevelopmental disorders impair excitatory synaptic function and cognition in mice

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

뇌는 수많은 신경세포들로 이루어져 있고 하나의 신경세포는 수천개의 다른 신경세포들과 신경회로를 형성합니다. 시냅스는 신경세포(뉴런)들을 서로 연결하는 특수한 접합 구조로서 신경세포간 소통을 매개하는 기본 단위입니다. 전시냅스 신경세포와 후시냅스 신경세포 막에서 발현하는 시냅스 접착단백질간의 결합은 신경 신호전달에 중요합니다. 뇌질환 환자들을 대상으로 한 다양한 유전체 연구를 통해 시냅스 접착단백질의 돌연변이와 다양한 시냅스뇌질환과의 연관성이 잘 알려져 있긴 하나 아직까지 시냅스 인자들이 어떻게 뇌질환을 야기하는지에 대해 명확하게 규명된 바가 없습니다.

본 연구에서는 다양한 뇌신경발달장애 환자들을 대상으로 exome 시퀀싱을 실시하여 흥분성 시냅스 유지에 관여한다고 알려져 있던 SLITRK2 유전자의 다양한 돌연변이들을 발굴하였습니다. 구체적으로 기존에 보고되지 않았던 7개의 새로운 돌연변이를 발견하였고, 이들 중 일부 돌연변이는 SLITRK2 단백질이 시냅스 표면으로 이동하는 것을 억제하여 흥분성 시냅스 신경전달을 방해한다는 점을 확인하였습니다. SLITRK 단백질은 신경세포 성장인자인 BDNF과 함께 작동하는 TrkB 단백질을 활성/발현을 조절하는 것을 알려져 있었는데, 놀랍게도 뇌질환 환자에게서 발견된 SLITRK2 돌연변이들은 TrkB 발현을 비정상적으로 변형시킴을 확인하였습니다. 마지막으로 SLITRK2 단백질을 생쥐 해마의 CA1 영역에서 선택적으로 삭제시키면 돌연변이가 발견된 환자들에게서 보인 일부 증상과 유사하게 공간 참조 기억력이 저해되고, 비정상적인 걸음걸이를 보이는 점을 확인하였습니다.

본 연구는 유전자 시퀀싱 분석, 환자 임상 분석, 생화학, 이미징, 전기생리학, 마우스 행동실험들을 종합적으로 활용하여 X 염색체에 위치한 SLITRK2 유전자가 뇌발달질환을 야기하는 인자임을 세계 최초로 규명한 뜻 깊은 연구입니다.
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2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저는 현재 대구경북과학기술원 (DGIST) 뇌과학과에 연구교수로 재직하고 있습니다. 저희 기관은 다양한 뇌과학분야의 우수한 연구자들이 모여 있을 뿐 아니라 국내 최고 수준의 각종 첨단 장비를 보유하고 있는 산하의 한국뇌연구원과도 활발하게 교류를 하고 있어 현대 뇌과학 분야의 연구를 수행하기에 가장 최적화된 기관입니다. 특히 제가 소속 되어있는 엄지원, 고재원 교수님 연구실은 다양한 시냅스 단백질들을 중심으로 신경회로 특이성, 다양성, 신호전달 등을 매개하는 핵심 분자/세포 기전을 연구하고 있는 국내 최정상급 연구실입니다. 배양 신경세포를 이용한 in vitro system부터 다양한 낙아웃 마우스를 이용한 in vivo system을 두루 활용하고 있고 각종 최신 신경과학 연구접근법들을 모두 구사할 수 있는 인프라가 잘 구축되어 있습니다. 또한, 다양한 전문성을 가진 연구자들이 유기적으로 협업하여 시냅스/신경회로/시냅스 뇌질환 분야에서 수준 높은 연구성과들을 도출해오고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

시냅스를 분자수준에서 연구하는 것이 생각보다 간단하지 않습니다. 특히 제가 주로 연구하고 있는 시냅스 접착단백질들의 경우 제대로 검증된 항체가 없는 경우가 많아 분자생물학 연구를 수행하는데 많은 애로사항이 있습니다. 프로젝트를 시작하기 위해 필요한 항체나 낙아웃마우스를 모두 직접 제작하며, 하나하나 꼼꼼하게 점검하는데 상당한 시간과 노력을 투자해야 합니다. 하지만 하나부터 열까지 제 손을 거쳐서 프로젝트가 정리되어 논문이 발표될 때 얻는 기쁨과 보람은 더욱 큰 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

연구는 장기 레이스라고 생각합니다. 연구를 진행하다 보면 종종 예상치 못한 난관에 부딪히는 경우가 생기는데 좌절하지 않고 난관을 현명하게 극복할 때 의미있는 결과를 얻는 경우가 많은 것 같습니다. 결과 하나에 일희일비하지 않고 본인이 연구하고 있는 분야에 자부심을 가지고 꾸준히 연구에 정진한다면 사람마다 시기는 다르겠지만 언젠가는 좋은 성과를 얻을 수 있을 것이라는 믿음을 가지시길 당부합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 논문의 후속연구로 SLITRK2 돌연변이와 신경발달장애와의 연관성을 조금 더 심도있게 연구해 볼 계획입니다. 이번에 발표한 논문에서 CA1영역에서의 SLITRK2의 비정상적인 기능이 TrkB 신호전달과 공간 참조 기억력의 변화를 야기한다는 것은 밝혔습니다. 하지만 각 돌연변이를 가진 환자들의 증상을 보면 지적능력 저하뿐 아니라 다양한 임상 증상을 보이고 있습니다. 따라서 본 연구에서 다루지 못한 다양한 임상증상을 설명하기 위해 다른 뇌영역에서의 SLITRK2 단백질 기능과 이들 임상증상이 어떻게 관련되어 있을지 살펴보고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 논문을 포함하여 많은 의미 있는 연구를 수행할 수 있도록 항상 격려와 큰 도움주시는 엄지원 교수님, 고재원 교수님께 먼저 감사의 인사를 드립니다. 바쁘신 와중에도 연구에 대한 많은 조언과 연구방향을 제시해주신 덕분에 많은 것을 배우며 좋은 연구를 하고 있는 것 같습니다. 또한 이번 연구를 위해 함께 고생하고 애써준 다른 공동1저자 (김동욱과 장규빈)에게도 많은 축하와 감사인사를 전하고 싶고, 또 함께 연구를 진행하였던 국내외 연구자분들에게도 감사의 인사를 전합니다.

처음 실험실 생활을 시작했을 때부터 지금까지 항상 응원해 주시는 정광철 교수님께도 감사인사를 전합니다. 마지막으로 제가 연구를 꾸준히 계속 할 수 있도록 아낌없이 지원해주고 지지해주는 가족에게 감사의 인사를 전하고 싶습니다. 앞으로 더 의미 있는 연구를 수행하여 이에 보답하도록 하겠습니다. 감사합니다.

#신경발달장애 #시냅스 #SLITRK2
Category: Neuroscience, Genetics, Cell_Biology
등록일 2022-07-26
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