뇌신경세포 신호전달 최종단계 원리 밝혀내다

이석호·호원경 서울대 교수팀, 노벨상 수상자와 공동연구

국내 공동 연구진이 뇌 신경세포에서 신호가 전달되는 과정의 마지막 단계를 알아냈다.

이석호·호원경 서울대 의대 교수 연구팀과 독일 막스플랑크 연구소의 네어 교수 연구팀은 실험을 통해 신경세포 간 신호를 전달하는 과정의 최종 단계를 규명했다고 27일 발표했다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학학술원회지(PNAS)에 실렸다.

한 신경세포에서 다음 신경세포로 신호 전달이 일어나기 위해서는 연결 부위인 ‘시냅스’에서 신경전달물질이 분비돼야 한다. 이 신경전달물질을 담고 있는 것은 0.04마이크로미터(㎛) 크기의 작은 주머니인 ‘시냅스소낭’이다. 신경세포가 흥분하면 세포막의 이온 통로가 열리면서 칼슘 이온이 세포 안으로 들어오는데, 칼슘 이온에 빠르게 반응하는 ‘준비된 즉각 분비 시냅스소낭(RRP)’이 있어 첫 반응이 이뤄지게 된다.

RRP는 세포 내 전체 시냅스소낭 가운데 1~5%에 불과해 신호가 지속되면 고갈될 수 있다. 연구팀은 멀리 있던 시냅스소낭들이 평균 0.06초 이내의 빠른 속도로 이온 통로 근처로 이동해 3.6초에 걸쳐 칼슘 민감도를 서서히 높이면서 RRP로 바뀐다는 사실을 밝혀냈다. 이 교수 연구팀은 지난해 RRP의 고갈을 보완하기 위해 이온통로에서 멀리 있던 시냅스소낭들이 이온통로 가까이로 이동한다는 사실을 밝혀 PNAS에 게재했다.

연구팀은 “이번 연구 결과는 향후 뇌신경회로 분석, 뇌에서의 정보처리 방식에 대한 이해를 도울 수 있다”며 “뉴로컴퓨팅 분야 발전에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

김보영 기자 wing@hankyung.com