학습능력 영향주는 효소 발견

(아주경제 조현미 기자) 뇌의 학습·적응 능력에 중대한 영향을 미치는 효소가 발견됐다.

서울대 강봉균 교수, 김재익·이혜련 박사과정생 연구팀이 민주오·김상정·콜린 그릿지 교수와 공동으로 실시한 동물실험을 통해 인산화 효소의 한 종류인 ‘PI3Kγ(감마)’가 뇌의 기억과 학습, 판단에서 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다고 23일 교육과학기술부와 한국연구재단이 밝혔다.

이번 연구 성과는 과학 분야 세계 최고 권위지(네이처)의 자매지인 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’에 발표됐다.

인산화란 단백질을 구성하는 아미노산 사슬에 인산(燐酸)이 붙는 것이다. 이같은 인산화를 돕는 PI3Kγ 등의 효소를 인산화 효소라고 한다.

지금까지 PI3Kγ 효소는 T세포(T림프구)나 심근세포 등에 존재하면서 면역, 심장수축 기능 등에 영향을 미치는 것으로 알려졌다.

이번 연구를 통해 이 효소가 뇌에서도 ‘시냅스 저하’ 현상을 좌우하는 중요한 임무를 맡고 있는 것을 확인했다.

시냅스는 신경세포(뉴런)과 신경세포 사이 연결부위다.

시냅스 저하는 시냅스에서 이뤄지는 신호 전달의 세기가 전기·화학적 자극 등 때문에 약해지는 현상으로 쓸모 없는 정보나 나쁜 기억 등을 지우는데 필요한 과정이다.

이 과정이 원활하지 않으면 새로운 정보나 바뀐 환경에 적응하는데 어려움을 겪는다.

연구팀은 유전자 조작으로 PI3Kγ를 없앤 쥐의 해마(기억과 의미 등 광범위한 인지기능 담당)에서 이 시냅스 저하가 정상적으로 나타나지 않는 사실을 밝혀냈다.

반면 정상 쥐의 해마에 PI3Kγ 억제 약물을 투여해도 시냅스 저하는 이뤄지지 않았다.

PI3Kγ 결핍 쥐는 수중 미로에서 물 밖으로 나올 수 있는 도피처의 위치를 바꿔도 이 사실을 알아차리지 못하고 계속 예전 도피처가 있던 자리로 향했다.

T자형 미로 실험에서도 먹이의 새로운 위치를 파악하는 능력이 정상쥐에 비해 크게 떨어졌다.

시냅스 저하에 필수적인 PI3Kγ 효소가 없으면 새로운 정보를 학습하는데 장애를 겪고, 결국 처한 상황과 조건에 맞게 행동 전략을 바꿀 수 있는 인지 기능의 유연성까지 훼손되기 때문이라고 연구팀은 설명했다.

강 교수는 “이번 연구 결과는 기억력, 학습인지 능력이 떨어지는 치매환자나 나쁜 기억에서 벗어나지 못하는 외상후 스트레스성 장애(PTSD) 환자들을 위한 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 기대했다.