초록 ▼

뇌의 가장 중요한 기능은 학습과 기억을 형성 및 저장하는 것이며, 시냅스 가소성은 학습과 기억 형성에 핵심적인 기전으로 알려져 있음. 현재까지 시냅스 가소성을 조절하는 기작은 크게 cAMP의 작용과 전사 인자의 작용 그리고 칼슘의 작용으로 나눌 수 있음. 본 연구단에서는 위의 세 가지 시냅스 조절의 핵심기전을 연구하여 시냅스 가소성의 조절 기작에 대해서 연구하고 이를 통하여 뇌 기능 항진의 기초 기작 및 물질 개발의 초석을 놓았음.
본 연구단에서는 cAMP의 농도와 시냅스 가소성과의 관계를 단일 시냅스 수준에서 밝혔으며, cA

뇌의 가장 중요한 기능은 학습과 기억을 형성 및 저장하는 것이며, 시냅스 가소성은 학습과 기억 형성에 핵심적인 기전으로 알려져 있음. 현재까지 시냅스 가소성을 조절하는 기작은 크게 cAMP의 작용과 전사 인자의 작용 그리고 칼슘의 작용으로 나눌 수 있음. 본 연구단에서는 위의 세 가지 시냅스 조절의 핵심기전을 연구하여 시냅스 가소성의 조절 기작에 대해서 연구하고 이를 통하여 뇌 기능 항진의 기초 기작 및 물질 개발의 초석을 놓았음.
본 연구단에서는 cAMP의 농도와 시냅스 가소성과의 관계를 단일 시냅스 수준에서 밝혔으며, cAMP의 농도를 낮추는 효소인 PDE (phospho diesterase)의 활성 억제 물질을 생쥐에게 처리하여 생쥐의 학습과 기억에 어떤 영향을 미치는지 연구하였고, 총 15종의 PDE 활성 억제제 중에서 6종의 물질이 생쥐의 기억 능력을 향상시키는 것을 밝혔음. 또한 새로운 전사인자인 LLP를 최초로 클로닝하여 뇌에 과발현 시킨 경우 생쥐의 기억 능력이 강화됨을 밝혀냈으며, 다른 전사인자인 NeuroD는 신경세포에서 시냅스가소성에 영향을 주는 것을 알 수 있었음. 이들의 시냅스 가소성 조절 기전 및 기억 능력 강화 연구 결과들은 뇌 기능 항진 물질 개발에 핵심적인 기전이 될 것이라고 기대됨.
칼슘의 시냅스 가소성 조절 연구는 칼슘운반체와 칼슘결합 단백질의 기능을 중점적으로 연구함. 칼슘 운반체인 NCKX가 중추신경세포 말단에서 가장 중요한 칼숨제거기전임을 밝혔으며, 칼슘 완충 효과를 지니는 칼슘 결합단백질인 $Calbindin_{D28k}$이 NeuroD와 작용하여 신경세포 분화, neurite 성장을 증가시켜 구조적 가소성에 영향을 미치고 해마기능을 증대시키는 것을 알 수 있었음. 이들 시냅스 가소성에 영향을 주는 칼슘 신호 전달 물질들은 뇌 기능 항진 기전의 좋은 목표 기전이 될 것으로 예상됨.
마지막으로 본 연구단에서는 전전두엽의 시냅스 가소성이 생쥐의 공포 기억 형성에 필수적인 요소라는 사실을 밝혔으며, 선조체에 여러 약물을 처리하여 운동학습에 대한 기전규명 및 각종 운동장애를 동반하는 신경계 질환 치료물질을 발굴하는 초석을 마련함. 전전두엽과 선조체의 학습 및 기억 형성 관련 연구는 뇌기능 항진 연구의 새로운 공간적인 패러다임을 창출할 것으로 기대됨.

Abstract ▼

The major role of brain is the learning and memory formation. Synaptic plasticity is the essential mechanism of memory formation. Our research group was focusing on three major mechanism of regulating synaptic plasticity: cAMP signaling, transcriptional regulation, and intracellular calcium signalin

The major role of brain is the learning and memory formation. Synaptic plasticity is the essential mechanism of memory formation. Our research group was focusing on three major mechanism of regulating synaptic plasticity: cAMP signaling, transcriptional regulation, and intracellular calcium signaling, Based on these studies, we aimed to investigate the possible mechanism to regulate the synaptic plasticity and develop molecules which can enhance the brain function.
1) We found the correlation between cAMP concentration and synaptic plasticity in the single synapse. Inhibitors of PDE can decrease the cAMP concentration in synaptic terminals and 6 drugs among 15 candidate drugs enhanced memory formation in mice.
2) Our studies on transcription factors such as LLP and NeuroD revealed the importance of these transcription factors during synaptic plasticity.
3) We investigated the role of $Ca^{2+}$ transporters and $Ca^{2+}$ binding proteins. $Ca^{2+}$ transporters such as NCKX and NCX were the major $Ca^{2+}$-clearing molecule in the presynaptic axon terminals to regulate the synaptic transmission, Ca2+ binding protein calbindin regulates neuronal differentiation and neurite outgrowth and affects synaptic plasticity.
4) We demonstrated that the synaptic plasticity in anterior cingulate cortex (ACC) is necessary for the fear memory formation in mice. Striatum was investigated to study the motor control and motor learning. We found cAMP and $Ca^{2+}$ signaling is important for the synaptic plasticity in striatum. We expect that these studies can create a novel spatial paradigm for enhancement of brain function.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...8
• CONTENTS...9
• 목차...18
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...20
• 1) 국외 연구개발 실적...20
• 2) 국내 연구개발 실적 및 본 연구실 개발 실적...21
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...23
• 1. 연구 개발 수행 내용...23
• 2. 연구 수행 결과...24
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...48
• 1) 유명 저널 논문 발표 성과...48
• 2) 공동 연구의 활성화...48
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...50
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...51
• 1) 신경 세포로의 유전자 도입 삭제의 신기술 개발 동향 및 시냅스 조절 연구 개발 동향...51
• 2) 시냅스 연구의 다양성...51
• 제 7 장 참고문헌...52