G protein-coupled receptor(GPCR)와 인슐린 신호가 종의 분산 행동에 미치는 영향 연구

Abstract

진화는 과거로부터 현재에 걸친 환경에 대한 적응의 산물로, 생존에 유리한 방향으로 행동의 변화를 야기해왔다. 그러한 행동의 변화는 유전체 정보에 담기게 되었다. 따라서 환경과 행동의 연결고리를 분자적 수준에서 밝히는 작업은 진화가 어떤 식으로 이루어져 왔는지에 대한 기초적인 정보를 제공할 것이다. 이 연결고리를 밝히고자 예쁜꼬마선충 Caenorhabditis elegans(C. elegans)의 dauer 시기에만 나타나는 nictation이라는 분산 행동에 대해 연구하고자 하였다. C. elegans는 어려운 환경(high temperature, low nutrient availability, high population density)에 처하면 대안적 발생 단계인 dauer 시기로 들어간다. Dauer는 다양한 스트레스 상황에 저항력을 가진 휴먼 유충 시기로, 다른 발달 단계에서는 나타나지 않는 nictation이란 행동(꼬리를 지지 삼아 허공에 머리를 이리저리 흔듦)을 보인다. 이러한 행동을 통해 주변을 지나가는 곤충과 같은 다른 동물들의 몸에 쉽게 올라탈 수 있다. 따라서 C. elegans의 nictation은 생존과 번식에 적합한 새로운 서식처로 이동하기 위한 생존 본능적인 분산 행동으로 이해되고 있다. 특히 본 연구에서는 G protein-coupled receptor(GPCR) 및 인슐린 신호에 초점을 맞추어 살펴보았다. 이들 신호가 어떻게 신경계의 발생 변화를 통해 행동을 조절하는지 밝히고자 하였다. Nictation은 여러 가지 물리적•화학적 자극에 의해 유도되는 행동이다. 다양한 신호를 인지할 수 있으며 C. elegans의 전체 유전자 중 많은 수를 차지하는 수용체는 G protein-coupled receptor(GPCR)이다. GPCR은 세포막에 존재하는 단백질로 세포 바깥에서 오는 신호를 세포 안으로 전달시켜주는 역할을 한다. Nictation에 관여하며 환경적 자극을 인지할 것으로 예측되는 GPCR로 STR-2, ODR-10과 SRA-6 수용체를 각각 찾았다. Insulin-like signaling pathway가 nictation을 조절한다는 사실을 통해 본 연구에서는 어떠한 인슐린 리간드가 nictation에 관여 하는지 살펴보았다. 그 결과 ins-27, ins-28, ins-34, daf-28 유전자가 관여함을 알았다. 이들 신호가 dauer 시기에 nictation을 직접적으로 조절할 수 있을지, 아니면 dauer 이전 시기에 nictation을 잘 할 수 있도록 신경계 발생 변화를 유도할지 밝히는 것이 필요하다. 만약 후자의 경우라면 본 연구를 통해 신경계 발생의 유연성을 밝힐 수 있을 것이다. 해당 연구는 신경 재생 기전 연구의 기반이 되는 기초연구로서 중요한 의미를 가질 것으로 생각된다.