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2023년도 뇌과학상 수상자는?
덴마크의 룬트벡 국제 신경과학 재단(Lundbeck International Neuroscience Foundation)은 2023년 뇌 과학상(Brain Prize) 수상자로 크리스 홀트(Christine Holt), 마이클 그린버그(Michael Greenberg),그리고 에린 슈만(Erin Schuman)박사 3명의 이름을 발표하였습니다. 이 뇌과학상은 총 상금이 우리나라 돈으로 약 20억원에 이르는 신경과학자들에게 주어지는 가장 권위 있는 상 중에 하나죠. 이들이 공통적으로 연구한 주제는 신경세포 간의 연결점이라고 할 수있는 시냅스의 가소성(plasticity, 가변성)입니다. 때때로 신경 연결은 마치 전기 회로판 처럼 일단 만들어지면 변하지 않는 것으로 인식되곤하죠. 사람들의 생각이 변하지 않고 행동도 변하지 않는 다고 믿는 원인이기도 합니다. 하지만 뇌에 손상을 입은 환자나 성인으로 성장하면서 신경이 새로이 연결되고 신경 회로가 바뀐다는 것은 이미 잘 알려진 사실입니다. 왜 가능하냐고요? 살아있는 신경세포들이 회로를 구성하기 때문입니다. 심지어는 성인이 다된 뒤에도 새로운 기억이 생성되거나 회상할 때마다 시냅스가 새로이 형성된다는 논문도 있습니다. 다만 어느 수준까지 바뀔 수 있는지가 관건이고, 신경줄기세포에 대한 연구까지 급속히 발전하면서 과연 그 동안 거의 불치병으로 알려졌던 퇴행성 신경질환들에 대한 치유법이 나올지 기대되는 시점입니다.
2023년도 뇌과학상은 시냅스의 가소성 연구자들에게
2023 brain Prize Awarded for Research on Synaptic Plasticity.
덴마크의 Lundbeck Foundation은 2023년 Brain Prize 수상자로 Christine Holt, Michael Greenberg,그리고 Erin Schuman 3명에게 총 일백만 덴마크 달러(약 백6십만 미국 달러, 우리 돈으로 치면 약 20억원)를 수여한다고 발표하였다. Brain Prize는 신경과학자들에게 수여하는 가장 권위있는 상으로 매년 뇌과학에 가장 의미있는 영향을 미친 과학자들에게 수여하고 있다.
에덴버러대학의 신경과학자이자 이 상을 주관하는 위원회 의장인 Richard Morris는 이들의 업적을 “엄청난 과학적 충격”이라고 표현했다.
이들은 뇌의 가소성(plasticity, 변화 가능한 성질)의 분자적 기작을 밝혔다: 학습, 발달, 외상 치유, 그리고 새로운 정보에 적응하여 나타나는 뇌의 재편성(rewiring) 능력.
“불활성 시냅스는 성장 후 가소성을 위한 것일 수 있다.”
이들은 시냅스의 가소성에 관한 단백질 합성에 대해 각기 연구하였다. 하버드의과대학의Greenberg의 경우 전사인자인 Fos 단백질의 역할을 밝혔는데,신경활동이 이 단백질의 합성을 유도하여 다른 관련 유전자들의 발현을 주도하고 결국 신경연결에 장기적인 변화를 유도한다는 것을 밝혔다. 그의 연구실은 그 이후에도 뇌의 연결에서 일어나는 감각의존성 변화에 대한 연구를 진행하여 시냅스의 변화가 기억, 행동, 그리고 발생에서 중요한 역할을 한다는사실을 알아내었다.
Greenberg박사는 Fos와 다른 유전자들에 의해 시냅스의 가소성이 진행된다는 것을 밝혔다. 하지만 어떻게 핵에서 일어나는 일시적인 변화가 시냅스의가소성을 오랫동안 유지할 수 있는지에 대한 의문은 가시질 않았다. Schuman박사는 이에 대해 핵에서의 변화가 없이도 국부적으로 일어나는 번역과정(translation, 단백질 합성과정)이 시냅스의 연결 능력을 유지하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혔다. Schuman에 따르면 일단 만들어진 mRNA를 멀리 보내고 그 곳에서 필요에 따라 번역을 조절하여 시냅스의 가소성을 조절한다는 것이다. 그녀는 이후 국지적인 단백질 합성과 분해가 어떻게 시냅스의가소성에 영향을 주는지 X-염색체 허약(Fragile X-syndrome), 결절성 경화증(tuberous sclerosis)등을 통해 연구하고 있다.
런던 켐브리지대학의 신경과학자 Holt 박사는 뇌의 발생과정에서 처음 만들어진 연결이 어떻게 오래도록 지속될 수 있는지에 대해 연구했다. 그녀는 포유동물의 시각신경이 연결되는 과정을 연구하여 성장추(growth cone)라고 부르는 신경의 말단 부위가 표적기관을 찾아가는 과정에서 역시 단백질의 생성과 분해가 빠른 속도로 일어나는 현상이 중요하다는 것을 밝히게 되었다. Holt와 Schuman의 연구 모두 단백질의 합성이 신경접합을 만들고 유지하는데중요하다는 사실을 얘기하고 있다.
Morris박사에 따르면 “처음 Greeberg박사가 신경의 활성이 전사에 영향을 줄 수 있다는 사실을 밝혔고 이어 Holt와 Schuman는 전사를 통해 만들어진RNA가 말단지역으로 수송되어 시냅스를 변화시키는 일을 담당한다는 사실을 밝힌 것”이라고 하였다.
이런 연구는 기초연구에 해당하지만 이들의 연구 성과는 신경발달과 각종 퇴행성 신경질환을 이해하는데 유전학적 기초를 만들어 주었다. Holt박사는 “지난 몇 년간 가장 놀라운 발견은 퇴행성 신경질환과 mRNA의 관계를 알게 된 것이다. X-염색체 허약 증후군과 알츠하이머씨병 모두 시냅스 근처에서의mRNA 번역이 잘못된 것이다.”라고 하였다.
“앞으로 많은 일들이 이와(번역) 관련되어 벌어질 것이다. 이미 진행되고 있기도하지만 앞으로는 훨씬 더 많은 예들이 발견될 것이다.”라고 Morris박사는예측했다.
<이글은 TheScientist에 March 23, 2023 날자로 기재된 Natalia Mesa, PhD의 글을 번역한 것입니다.>