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이남기 교수(포스텍, 36세)와 신연균 교수(미국 아이오와주립대, KIST, 51세)가 공동 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 분자생물학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘유럽과학지(EMPO Journal)'에 온라인 속보(3월 10일)로 게재되었다. (논문명: Solution single-vesicle assay reveals PIP2-mediated sequential actions of synaptotagmin-1 on SNAREs)

이남기, 신연균 교수 연구팀은 단일분자관측 방법으로 기존에 알려지지 않은 신경세포의 신경물질전달 과정을 단계별로 명확히 규명하는데 성공하였다.  

뇌신경세포는 기억, 인지, 운동조절 등의 기능을 수행한다. 뇌신경세포가 이러한 기능을 수행하기 위해서는 다른 신경세포와의 교감이 필요한데, 이 때 사용하는 방법이 ‘신경전달물질’이라는 화학물질을 분비하는 것이다.

이러한 화학물질 분비는 세포막 융합*이라는 독특한 방법으로 이루어지는데, 이 현상이 어떠한 과정으로 조절되는지 지금까지 명확히 밝혀지지 않았다.

   ※ 세포막 융합 : 두 개의 세포막이 합쳐지는 과정으로, 이를 통해 세포막 안에 있던 화학물질이 세포막 밖으로 방출됨

연구팀은 화학물질분비 과정에서 생체막 단백질(시냅토태그민)이 세포막의 특정 지질(PIP2) 및 세포막 융합 단백질(SNARE)과 단계적으로 결합하면서 세포막 융합을 조절한다는 사실을 밝혀냈다.

특히 이번 연구는 물리학에서 활용하는 단일분자 방법과 신경분자생물학에서 사용하는 세포막 융합 방법을 이용해 도출한 연구성과로 그 의미가 크다.

신연균, 이남기 교수는 “이번 연구는 뇌세포의 신경전달과정을 명확히 규명한 성과로서, 향후 이 방법을 통해 뇌신경세포가 손상되는 치매 등 뇌질환의 정확한 발병원인을 규명할 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.