신경세포가 살아 있어도 연결이 부족하면 움직임에 문제가 생길까요?

상세 설명

생쥐에서는 카드헤린 관련 프로토카드헤린(Pcdh) 유전자 58개가 18번 염색체에 알파, 베타, 감마의 세 군집으로 나뉘어 연속적으로 배열돼 있다. 군집을 이루는 Pcdh 계열 구성원이 많다는 점, 이들이 시냅스에 존재한다는 점, 그리고 다른 카드헤린 상위계열 구성원들의 알려진 결합 특이성은 이 단백질들이 시냅스 연결의 특이성을 정하는 데 관여할 가능성을 시사한다.

Pcdh-gamma 군집의 유전자 22개가 모두 없는 생쥐는 척수 시냅스 수가 줄고 거의 움직이지 못한다. 하지만 Pcdh-gamma의 소실이 많은 척수 사이신경세포의 세포자멸사, 즉 프로그램된 세포 죽음도 유발했기 때문에 이 표현형을 해석하기는 어려웠다.

이 유전학적 실험 연구에서 연구진은 Pcdh-gamma 돌연변이 생쥐의 세포자멸사와 신경퇴행을 피하기 위해 두 가지 접근법을 사용했다. 먼저 Pcdh-gamma 단백질과 세포자멸사를 촉진하는 단백질 Bax가 모두 없는 돌연변이 생쥐를 분석했다. 다음으로, 세포자멸사가 최소한으로 나타나는 Pcdh-gamma의 기능저하 대립유전자, 즉 활성이 감소한 형태의 대립유전자를 만들었다.

두 접근법 모두에서 척수 사이신경세포는 보존됐지만, 생쥐의 척수 시냅스 수는 여전히 크게 줄었고 심각한 신경학적 이상이 나타났다. 기능저하 돌연변이 생쥐에서 얻어 배양한 신경세포에서도 시냅스 기능이 저하됐다.

이 결과는 감마-Pcdh가 시냅스 발달에 직접적인 역할을 한다는 근거를 제공한다. 또한 이 연구는 이 단백질들이 시냅스 특이성에 어떻게 기여하는지 밝히는 데 사용할 유전학적 도구를 마련했다.