공포기억 악해지도록 뇌 조절하는 효소 발견

KAIST 김세윤 교수, 이노시톨 대사효소 제거해

▲이노시톨 대사효소(IPMK) 제거된 생쥐의 공포기억 소거 증진 : 유전자 녹아웃 기술을 이용하여 생쥐의 흥분성 신경세포 특이적으로 이노시톨 대사효소(IPMK)를 제거했고(그림 위), 그 결과 소리 및 전기자극으로 학습된 공포기억이 소거되는 능력이 현저하게 향상됐다(그림 아래) ⓒ한국연구재단

KAIST 김세윤 교수 연구팀이 공포기억에 악해지도록 뇌를 조절하는 효소를 발견했다.

연구팀은 존스 홉킨스 의대, 뉴욕대, 컬럼비아 의대와의 국제 공동 연구를 통해 뇌의 흥분성 신경세포에서 이노시톨 대사효소를 제거함으로써 공포기억의 소거 현상이 조절되는 것을 규명했다.

현대 신경생물학의 핵심주제인 ‘기억은 어떻게 만들어지고 지워지는지’에 대한 연구는 현대 신경생물학의 핵심주제이다.

연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에 발현되는 이노시톨 대사효소가 공포기억의 소거 조절에서 핵심 역할을 담당한다는 것을 밝혔다.

생쥐에게 강한 소리자극과 전기자극을 동기화하면 매우 강력하게 공포기억이 학습된다.

이후 전기자극 없이 소리자극만 반복적으로 제시되면 공포기억에 대한 반응이 서서히 줄어드는데, 이를 ‘공포기억의 소거(extinction of fear memory)’라고 한다.

공포기억의 소거는 단순한 기억 소멸보다는 공포자극에 동기화된 기억을 억제하는 또 다른 학습으로 받아들여진다.

생쥐의 흥분성 신경세포에서만 특이적으로 이노시톨 대사효소를 제거하자, 공포기억의 소거 반응이 촉진됐다.

특히 이 효소가 제거된 생쥐의 편도체에서는 공포기억의 소거 반응을 전달하는 신호전달계의 활성화에 동반됨을 확인했다.

이노시톨 대사효소는 음식으로 섭취되거나 생체 내에서 합성된 포도당 유사물질인 이노시톨을 인산화해주는 효소이다.

이번 연구를 통해 이노시톨 대사가 기존에 알려진 세포의 성장, 신진대사 뿐 아니라 뇌기능 조절에서도 중요한 기능을 한다는 점을 알 수 있었다.

▲ 김세윤 교수 ⓒ한국연구재단

김세윤 교수는 “각종 트라우마 및 극심한 스트레스등에 의하여 후천적으로 획득된 공포기억은 심할 경우 외상후 스트레스 장애 및 공포증과 같은 현대 사회의 심각한 정신 질환들을 유발한다“면서 ”이에 공포기억의 소거현상에 대한 기초적인 뇌과학 지식의 이해와 더불어 치료 타겟을 확립하는 데에 기여할 것으로 기대된다“고 설명했다.

이 연구 성과는 세계적 학술지 ‘PNAS’에 1월28일자 논문으로 게재됐다.