본 실험실에서는, 꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 동물모델로 사용하여, 신경세포와 신경세포의 연결부위인 synapse에서 일어나는 신경신호전달에 관한 연구를 수행하고 있으며, 최근에는 발생과정에서 중요한 역할을 담당하는 RNA interference에 관하여도 연구하고 있다. 꼬마선충은 원래 흙속에서 박테리아를 잡아먹고 사는 선충류로, 성충의 크기는 약 1mm이고 비교적 단순한 형태를 지닌 다세포생명체이다. 꼬마선충은 배양하기 쉽고, 냉동보관이 가능하며, genome project가 완성되어 있으며, 발생 단계 및 신경계 네트워크 구조가 잘 규명되어 있는 등 발생이나 신경계 작용에 관한 분자생물학적 연구에 적합한 실험동물이다.
(1) Muscarinic cholinergic system의 신경신호전달에 관한 연구
생체를 이루고 있는 대부분의 세포들은 세포 외부로부터의 신호를 받아 다양한 세포내 반응을 유발한다. 이와 마찬가지로, 신경계를 구성하는 신경세포들 사이에서도 neurotransmitter를 매개로하여 신호전달이 발생한다. 신경계에서의 신호전달은 신경세포와 신경세포의 연결부위인 synapse에서 주로 일어나는데, presynaptic neuron에서 neurotransmitter를 분비하면 postsynaptic neuron에 위치하는 receptor가 이를 인식하여 적절한 세포내 반응을 일으킨다. 이런 세포반응은 관련 신경세포들의 성장과 분화 및 사멸 등을 조절하게 되며, 이에 따라 신경계의 다양한 기능이 나타나는 것으로 여겨진다.
Acetylcholine을 매개로하여 신호를 전달하는 cholinergic system은 학습과 기억 등의 신경작용에 관여하리라 믿어지는데, 본 실험실에서는 cholinergic synapse에서 핵심적인 역할을 담당하는 muscarinic acetylcholine receptor에 관한 연구를 수행하고 있다. 본 실험실에서는 꼬마선충에 존재하는 세 가지 종류의 muscarinic acetylcholine receptor (GAR-1, GAR-2, GAR-3라 명명됨)를 클로닝 하였으며, 이들 receptor의 구조와 기능에 관한 생화학적 및 분자생물학적 연구를 수행하고 있다.
(2) RNA interference에 관한 연구
RNA interference란 double-stranded RNA(dsRNA)에 의해 그 염기서열에 해당하는 messenger RNA의 활성이 저해되어 유전자 발현이 억제되는 현상이다. 이러한 유전자 발현 억제는 발생과정을 조절하기도 하며, 외부 바이러스의 침투로부터 세포를 보호하는 작용 등을 수행한다고 알려져 있다. RNA interference에서 핵심적인 역할을 수행하는 장치 중 하나인 RISC(RNA-induced silencing complex)는 RNA nuclease 및 helicase 등의 기능을 가진 단백질 복합체인데, 그 구성 인자나 작용 기작에 대하여는 아직까지 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 실험실에서는 꼬마선충 RISC의 구조 및 작용에 관한 분자생물학적 연구를 수행하고 있다.
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