1) 노인성기억장애와 그 원인- 노인성기억장애(aging-related memory impairment, AMI)는 사람과 거의 모든 동물에서 나타나는 현상이며, 노화가 진행되면서 젊은 사람에 비하여 인지기능이 점진적으로 쇠퇴하는 증상이며, 노인의 삶의 질을 낮추고 건강 노화를 방해함. - 지금까지 노인성기억장애는 정상적인 노화의 과정이라고 간주하여 연구가...
노인성기억장애
교세포
대사
노화
젖산
2
주관|
2022년 5월-2024년 2월
|67,106,000원
뉴런과 교세포에서 노인성기억장애를 조절하고 mAcon1의 작용을 매개하는 인자 발굴
(1) 형질전환 초파리 제작
- 형질전환 초파리 2종(Elav-GS-Gal4>mAcon1 RNAi와 Elav-GS-Gal4>UAS-mAcon1)과 대조군초파리를 제작하고 우화 후부터 유전자 스위치(gene-switch, GS)의 유도자인RU486(mifepristone)을 먹이고 30일령이 되었을 때 학습능력을 검사하여 노인성기억장애의 악화및 개선 효과를 확인함.
(2) 전체 게놈 전사체 분석을 통한 mAcon1의 조절을 받는 뉴런 및 교세포 특이적 유전자 선발
- 2종의 형질전환 초파리 머리에서 세포를 분리하고 뉴런 특이적 항체(elav 항체) 또는 교세포 특이적 항체(repo 항체)를 이용하여 형광 표지한 후 형광활성 세포분류기(FACS)를 이용하여 뉴런과 교세포를 분리함.
- RNA 시퀀싱을 하여 전체 게놈의 전사체를 분석하여 노인성기억장애와 관련이 있는 생물학적 과정, 분자적 기능, 기능 카테고리 등을 제안함.
- 생물정보학 도구를 이용하여 mAcon1 발현 조절에 의한 뉴런 및 교세포의 반응을 분석함.
- mAcon1에 의한 뉴런 또는 교세포 특이적 발현 유전자를 선발함.
(3) mAcon1 조절 뉴런 및 교세포 특이적 유전자의 노인성기억장애 조절 검증
- 선발된 뉴런 및 교세포 특이적 발현 유전자 군을 선발하여 젊은 초파리와 중년 초파리의 뇌에서 발현 양상을 RT-PCR로 확인함.
- 최종 선발된 뉴런 및 교세포 특이적 유전자 5종에 대한 형질전환 초파리(Gal4, UAS, RNAi 라인등) 및 항체를 확보하고 제작함.
- 유도성 Gal4/UAS 시스템을 이용하여 최종 선발된 뉴런 및 교세포 특이적 유전자들의 발현을 조절하고 30일령까지 배양한 후 노인성기억장애를 검사함.
(4) 노인성기억장애를 조절하는 뉴런 또는 교세포 특이적 유전자의 작용 메커니즘 연구
- 초파리 뇌에서 검증된 노인성기억장애를 조절하는 뉴런 또는 교세포 특이적 유전자 2종의 단백질에대한 항체를 이용하여 전신 및 뇌에서 해당 유전자의 발현 패턴을 분석함. 특히, 그 발현 패턴이 초파리의 학습/기억의 중심 뇌기관인 버섯체와 관련이 있는지 확인함.
- 검증된 뉴런 또는 교세포 특이적 노인성기억장애 조절 유전자의 항체를 이용하여 발생 시기별 발현특성을 확인함.
- 초파리 성체에서 뉴런 또는 교세포 특이적 노인성기억장애 조절 유전자의 발현을 조절한 후 절전시냅스 구조단백질인 Bruchpilot의 발현 변화를 측정하여 발굴한 노인성기억장애 조절 유전자가 신경가소성 조절과 관련이 있는지 확인함.
- 노화가 진행됨에 따라 뇌에서 mAcon1의 발현이 달라지는 것을 Western blotting으로 재확인함.
- 초파리의 신경세포에서 mAcon1의 발현을 조절했을 때 노인성기억장애 또는 학습장애가 발생하는지 확인함.
- 초파리에서 '회피성 후각학습/기억'을 조절하는 것으로 알려진 버섯체(neurophil)의 세포체인 케년세포(Keynon cells)에서 mAcon1의 발현을 확인함.
- 유도성 Gal4/UAS 시스템을 이용하여 성장 후 케년세포에서 mAcon1의 발현을 조절했을 때 노인성기억장애와 학습장애가 조절되는지 확인함.
- mAcon1을 발현을 신경세포에서, 또는 케년세포에서 조절했을 때, ATP의 생산량이 변화하는지 확인함.
- 신경세포 또는 케년세포에서 mAcon1의 발현이 조절되었을 때 수명이 영향을 받는지 확인함.
- SIFa 수용체(SIFa receptor, SIFaR)는 G 단백질 결합 수용체(G protein-coupled receptor, GPCR)이며 포유류의 NPFFR2 (neuropeptide FF receptor 2)의 동족체로 알려짐[1].
- SIFaR은 적절한 항체를 제작하기 어렵기 때문에 항체를 이용하여 발현 부위를 확인하기 어려움. 최근 Shih 등이 발표한 초파리 뇌 버섯체(mushroom body)의 뉴런인 케년 세포(Kenyon cell)의 RNA 염기서열 분석(RNA sequencing) 결과[2]와 본 연구팀의 선행연구 결과를 통해 SIFaR이 초파리의 버섯체 여러 영역에 분포하는 것을 발견함.
- 버섯체는 초파리의 후각 기억(olfactory memory) 형성에 중추적인 역할을 담당하는 것으로 알려진 기관임[3].
- 버섯체의 ??’/??’ 엽은 기억 경화(consolidation)을 조절하고, ??/?? 엽과 ?? 엽은 기억 회상(retrieval)을 조절한다고 알려짐 [4].
- 이 연구에서 초파리의 회피성 후각 학습/기억(aversive olfactory learning and memory) 검정법을 사용하여 SIFa 뉴런이 버섯체에 존재하는 그 수용체 SIFaR을 통해서 기억형성(memory formation) 과정에 미치는 영향을 구명하고자 함.
본 과제는 초파리 수면을 조절하는 유전자인 신경펩티드 SIFamide (SIFa, CG33527)와 그 수용체(SIFa receptor, CG10823)가 어떤 작동 방식으로 수면을 바꾸는지 규명하는 연구임.
연구목표는 SIFa 수용체가 G protein coupled receptor로서 주간·야간 수면에 영향을 주는 신경회로 및 하위 신호전달 과정을 구명하는 데 있음. 핵심 연구내용은 UAS-SIFaR RNAi와 Gal4/UAS로 SIFa 수용체 발현 부위를 특정하고, G？s→cAMP 증가→protein kinase A(PKA) 활성→voltage-dependent calcium channel(VDCC) 개방→세포 내부 Ca2+ 증가→뉴런 활성 증가가 주간 평균 수면 길이 감소로 이어짐을 검증하는 흐름 설정임. 기대효과는 수면-학습기억 및 야간 수면 메커니즘의 기초 자료 확보이며, 인간 동족체 NPFF2 관련 약물·퇴행성 신경질환 연구로 확장 가능함.
