초파리의 dPtdss1 유전자 돌연변이에 의한 교세포 기능 이상 연구

Abstract

Phosphatidylserine(PS)은 지질 이중층의 주요 성분 중 하나이다. PS는 신경계에 많이 분포하고 있지만, 신경계에서의 그 기능은 아직 불분명하다. Phosphatidylserine을 합성하는 효소를 암호화하는 초파리의 dPtdss1 유전자 돌연변이는 퇴행성신경질환과 관련된 표현형을 보이며, 뇌에 크고 작은 공포가 생긴다. 또한, 신경세포보다 교세포에서 dPtdss1 돌연변이가 생겼을 경우 더욱 심각한 표현형을 보이는데 이러한 선행연구를 토대로 본 연구에서는 dPtdss1과 교세포의 관계를 좀 더 명확히 밝히고, dPtdss1 돌연변이에서 나타나는 신경 퇴화의 기전을 ROS와 lipid droplet의 관점에서 탐색하였다. 먼저, dPtdss1>GFP 초파리를 이용하여 dPtdss1 발현 패턴을 확인한 결과, 일부 교세포에서 발현 패턴이 겹치고, 신경세포와는 겹치지 않았다. 교세포 특이적으로 dPtdss1 발현을 억제할 경우, 성체로 깨어나지 못하고 치사하는 반면에, 신경세포 특이적으로 dPtdss1 발현을 억제할 경우 성체로 잘 깨어나며, 노화가 진행되어도 신경퇴행성 표현형을 보이지 않았다. NMJ 상의 교세포 패턴 확인을 통해, 교세포에서의 dPtdss1의 발현이 조절될 경우 dPtdss1이 교세포 자체의 성장에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 교세포 종류별 Gal4 초파리 주에 대한 dPtdss1 발현 억제 돌연변이를 제작하였고, 그 결과, Cortex glia와 Perineurial glia에서 semi-lethal을 보이는 것을 확인하였다. dPtdss1 돌연변이의 뇌에서 cell death가 활발하게 일어나고, 과도한 ROS가 발생하며, lipid droplet의 축적과 lipid peroxidation이 야생형에 비해 강하게 나타났다. 또한 dPtdss1 돌연변이의 미토콘드리아는 야생형에 비해 부풀어 오른 모양을 가지거나 과하게 fusion되어 거대한 형태를 보였고, cristae 구조에서도 구멍을 뚫어놓은 듯한 모습이 나타났다. 이러한 결과는 dPtdss1이 교세포, 특히 Cortex glia와 Perineurial glia에서 중요한 역할을 하며, dPtdss1 돌연변이에서 미토콘드리아 이상으로 인해 과도한 ROS가 발생하며 결과적으로 세포 죽음으로 이어지는 것을 시사한다.