국내 연구진, 장기기억 억제하는 유전자 찾았다

서울대 강봉균 교수·IBS 김빛내리 단장 연구팀, 세계 첫 발견

(왼쪽부터) 서울대 강봉균 교수와 기초과학연구원(IBS) 김빛내리 단장

국내 연구진이 장기기억이 생겨나는 데 유전자들이 어떤 원리로 작동하는지 처음 밝혀내 연구논문을 과학저널 <사이언스> 2일(현지시각)치에 발표했다.

서울대 강봉균 교수와 기초과학연구원(IBS) 김빛내리 단장 등으로 이뤄진 공동연구팀은 1일 “뇌에서 장기기억이 형성될 때 예상과 달리 유전자들의 활동이 억제된다는 사실을 처음 밝혀냈다”고 말했다.

연구팀은 실험용 생쥐를 상자에 넣고 짧은 전기충격을 줌으로써 장소에 대한 공포 기억을 갖게 했다. 이 쥐들의 뇌 속에서 기억에 관여하는 해마를 학습 뒤 5분~4시간까지 시간대별로 채취했다. 뇌 속에서 장기기억이 형성되는 동안 단백질들이 어떻게 조절되는지 조사하기 위해 수천개의 유전자를 동시에 분석할 수 있는 ‘리보솜 프로파일링’(RPF)이라는 기법을 사용했다.

학습내용이 장기기억으로 저장되려면 유전자에서 단백질이 생산되는 과정이 정밀하게 조절돼야 한다. 유전자 발현 조절은 디엔에이(DNA)의 유전 정보를 전달하는 전령아르엔에이(mRNA) 양을 조절하거나, 전령아르엔에이로부터 단백질이 합성되는 ‘번역’을 조절해야 한다.

연구팀은 실험에서 흥미로운 세가지 새로운 사실을 발견했다. 첫째, 해마 신경세포에서 단백질 번역이 활발하게 일어날 것이라는 예상과 달리 오히려 해마에서 번역기구의 구성 요소를 생산해내기 위한 유전자들의 번역 효율이 기타 유전자들에 비해 두드러지게 낮다는 점이 확인됐다. 해마에서는 번역 효율을 낮춰 전반적으로 번역 수준을 낮게 유지하고 있었다.

둘째, ‘Nrsn1’이라는 유전자 발현 양을 높였더니 생쥐가 장기기억을 잘 형성하지 못한다는 사실로부터 Nrsn1같은 단백질이 ‘기억억제자’ 구실을 한다는 사실을 알아냈다. 마지막으로 학습 이후 수 시간 동안 억제되는 일부 유전자들을 발견했는데, 이들 가운데 많은 유전자들이 에스트로젠 수용체 1(ESR1)을 통해 조절된다는 것을 밝혀냈다. 이는 ESR1을 통한 신호 전달이 학습 뒤에 저하된다는 사실을 말해준다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이런 새로운 사실들이 기억관련 뇌질환 치료에 공헌하기를 기대한다고 밝혔다.

이근영 선임기자 [e-mail]