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Research

DGIST 고재원 교수팀, 신경회로 관련 연구에 새로운 지침 제공하다!

  • 조회. 188
  • 등록일. 2022.05.25
  • 작성자. 대외협력팀

- DGIST 고재원 교수팀, '트렌즈 뉴로사이언즈'에 오피니언 논문 게재

- 신경회로 특성을 규정하는 시냅스 접착 연구분야 기존 연구의 문제점을 조망하고 문제점에 대한 해결책 및 미래 연구방향 제시

 

[(왼쪽부터) DGIST 뇌과학과 고재원·엄지원 교수, 임동석·김동욱 석박사통합과정생]

 

 DGIST(총장 국양)는 뇌과학과 고재원 교수 연구진이 신경회로 특성을 결정하는 시냅스 접착 연구 분야의 주요 미해결 이슈들을 톺아보고 이를 해결하기 위한 새로운 대안을 제시한 오피니언 논문을 게재했다고 24() 밝혔다.

 시냅스(synapse)는 우리 뇌의 모든 기능을 관장하는 신경회로를 생성하는 기본 단위이며, 시냅스 접착단백질(synaptic adhesion protein)은 신경세포 간의 연결 구조를 형성 및 성숙시켜 시냅스 가소성을 조절하는 핵심 인자이다. 이 인자들이 서로 다른 신경세포 간 특이적인 연결패턴과 그 특성을 결정하여 신경회로 활성을 조율한다는 연구결과들이 최근 10년간 폭발적으로 발표되고 있다.

 하지만 표준화된 연구접근법이 구축되지 않아 다양한 연구결과들을 통합적으로 정리해 신경회로 구조 및 기능을 매개하는 통합적 분자 원리 도출이 여의치 않았다. 이에 고재원 교수 연구진은 본 오피니언 논문에서 최근 연구 성과들을 중심으로 미해결 이슈들을 제기하고, 이를 해결하기 위한 연구방향을 맞춤 형태로 제시했다. 특히 시냅스 접착단백질이 다양한 뇌영역, 신경세포 및 신경회로에 따라 보편적 기능과 특수 기능인지를 구별하는 분석이 왜 필요한지 다양한 사례들을 제시하면서 기술했다. 또한 다양한 모델 동물에서 분자-세포-회로 통합 연구와 결과 실험결과 해석 시 주의할 점들에 대해서도 자세히 고찰했다.

 DGIST 뇌과학과 고재원 교수는 시냅스 접착 관련 연구 분야는 최근 10년간 가장 각광받고 있는 분자신경생물학 분야다면서 하지만 최근 많은 연구결과들이 축적되고 있으나 표준화된 연구접근법이 없고, 여러 이슈들로 인해 통합 기전을 도출하기가 매우 어려웠다. 본 논문에서는 이러한 한계점을 해결하고 한 단계 도약을 위한 연구진의 고유한 아이디어 및 대안을 제시했다고 밝혔다.

 한편, 이번 논문은 DGIST 뇌과학과 임동석, 김동욱 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했고, DGIST 뇌과학과의 엄지원 교수도 함께 참여했다. 또한, 신경과학 분야 리뷰 전문 학술지 트렌즈 인 뉴로사이언스지(Trends in Neurosciences)’513일자 온라인 게재됐으며, DGIST 미래선도형특성화연구 사업의 지원을 받았다.

 

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연구결과개요

Reassessing Synaptic Adhesion Pathways

Dongseok Lim, Dongwook Kim, Ji Won Um and Jaewon Ko*

(Trends in Neurosciences, Online published on 13th May, 2022)

*고재원 교수(교신저자, DGIST)

https://www.cell.com/trends/neurosciences/fulltext/S0166-2236(22)00078-9 

Multiple synaptic adhesion proteins are thought to collectively define the properties of specific synapses and thereby shape the architectures of neural circuits. Growing evidence supports a molecular model in which a set of central hub proteins interacts with a vast number of other proteins to organize multifarious synaptic adhesion pathways. However, several fundamental open questions remain, partly owing to drawbacks in current approaches and interpretations. In this opinion, we provide an overview of synaptic adhesion pathways, underscoring open questions to be addressed in future work and highlighting approaches for advancing understanding of synaptic adhesion processes.

 

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연구결과문답

Q. 이번 성과 무엇이 다른가?

이번 논문은 최근 10년간 시냅스 및 신경회로 형성, 유지, 소멸, 가소성 등을 관장하는 핵심 분자기전으로 각광받고 있는 접착단백질 관련 연구 분야의 주요 어젠다 및 한계점을 정리했다. 특히 오피니언 (OPINION) 섹션 논문인만큼 연구진의 전문성을 발휘하여 이러한 한계점을 극복하기 위한 대안을 제시하고 연구접근법의 표준화 등을 제안하였다. Cell Press 종설논문 관련 자매지 중 유일한 신경과학 전문지인 “Trends in Neurosciences”에 국내 연구진만으로 발표한 드문 사례로 해당 분야를 선도하는 연구그룹임을 입증했다.

Q. 어디에 쓸 수 있나?

본 논문에 제시한 새로운 연구 방향을 토대로 시냅스 접착 분야의 기존 문제점을 해결하는 가이드라인으로 활용될 수 있을 것이다.

Q. 연구를 시작한 계기는?

Trends in Neurosciences 편집장인 모란 퍼만(Moran Furman) 박사와는 기존 학회 등에서 교류하고 지냈으며, 작년 11월 이메일로 이번 논문 주제와 관련한 오피니언 기고문을 작성해달라는 요청을 받았음. 4개월간의 작업 끝에 게재되었음. 특히 편집장이 본 논문을 긍정적으로 판단하고 건설적인 제안을 다양한 채널로 제공하여 초기 투고할 때보다 논문이 훨씬 가독성이 좋아졌음.

Q. 어떤 의미가 있는가?

본 논문은 일반 종설논문과는 달리 개별 연구결과들에 대한 요약, 정리, 방향제시가 아닌 기존 연구결과들을 통합적으로 검토하고, 분야 전체에 대한 평가가 필요한 방대한 작업이었음. 본 논문의 주저자들인 대학원생들과 함께 장기간 기존 문헌들을 검토하며 이슈들을 정리하고, 이에 관한 해결책을 모색하였음. 특히 리뷰어들의 다양한 철학적 제안들에 대해 고민하면서 새로운 아이디어를 정리하는데 큰 도움이 되었음.

Q. 꼭 이루고 싶은 목표는?

이번 논문에서 제시한 해결책들이 실현되어 관련 제반 신경과학 분야 발전에 기여하고자 함.

 

 

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그림설명

[그림 1] 시냅스 접착 과정과 주요 핵심 질문들

   (A) 시냅스 접착 단백질 네트워크, 특히 “주연” 접착단백질들과 “조연” 접착단백질들간의 상호작용을 규명하는 연구가 필요함.
(B) 시냅스 접착단백질의 신경회로 보편적 기능 이해가 필요함.
(C) 시냅스 접착단백질의 신경회로 특이적 기능 이해가 필요함.
(D) 시냅스 접착단백질을 수반하는 신호전달 기전 규명 및 시냅스 특이성에 관여하는 작동 방식 이해가 필요함.

 

 

 

콘텐츠 담당 담당부서  :   대외협력팀 ㅣ 053-785-1135