GIST 김영준 교수 연구팀,

‘짝짓기 본능 관장 생체 분자 스위치’진화과정 중요 단서 밝혀

김영준 교수

초파리의 짝짓기(교미) 행동은 어떻게 유전자가 행동을 프로그램하고 있는지를 연구하는데 중요한 행동 모델로, 오랜 동안 신경유전학자들의 주요 연구 주제가 되어왔다.

특히 초파리 암컷이 보여주는 짝짓기 전후의 행동변화는 매우 독특한데, 짝짓기 전 암컷은 구애행동을 보이는 숫컷에 적극 반응하여 짝짓기에 응한다. 하지만 짝짓기 뒤 약 1주일 동안, 암컷은 전혀 다른 행동양상을 보이는데, 이때 암컷은 숫컷의 구애를 적극 뿌리치며, 고단백 영양식을 섭취하며, 많은 양의 알을 낳기 시작한다.

이러한 암컷의 행동변화는 숫컷의 정액에 포함되어 있는 정액단백질중 하나인 ‘성펩타이드(Sex peptide)’에 의해 생체 분자 스위치가 켜지면서 일어나는데, 김영준 교수(생명과학과)가 참여한 연구팀은 지난 2008년 그 생체분자 스위치로 ‘성펩타이드 수용체’를 발견, 초파리 생식행동 변화의 메커니즘을 규명하여 <네이처>에 발표한 바 있다.

하지만 2008년 연구결과는 ‘성펩타이드’와 ‘성펩타이드 수용체’간의 진화적인 상관관계에 한가지 주요한 미스테리를 남겼다. 즉, 생체 분자 스위치인 ‘성펩타이드 수용체’는 거의 대부분 곤충류를 포함한 무척추 동물의 유전체에서 발견되는 반면, 생체 분자 스위치를 활성화 시키는 역할을 하는 ‘성펩타이드’는 오직 일부 초파리 유전체에서만 발견되는 것이 그것이었다. 그렇다면, 초파리를 제외한 다른 동물에서는 ‘성펩타이드 수용체’는 어떤 신호전달 단백질에 의해서 활성화 될 것인가?

이 질문에 해답을 찾기 위해, 광주과학기술원 김영준 교수 연구팀은 오스트리아 빈 분자병리연구소(IMP) 연구팀과의 공동연구를 통해, ‘성펩타이드 수용체’를 활성화 시키는 새로운 단백질인 MIP을 발견하고, 이 단백질이 ‘성펩타이드’와는 달리, ‘성펩타이드 수용체’가 발견되는 모든 동물종에서 발견되지만, ‘성펩타이드’와는 전혀 다른 기능을 수행한다는것을 발견하였다.

이번 연구 결과는 한가지 생체 분자 스위치가 전혀 다른 두가지 본능을 조절할 수 있도록 진화가 가능하고, 이러한 진화과정에서 스위치가 조절하는 본능별로 스위치를 켜는 신호전달 단백질들 (성펩타이드와 MIP)이 다르게 진화해 왔음을 보였다.

이러한 발견은 본능을 조절하는 생체분자 단백질이 작동하는 메커니즘의 진화과정을 이해하는데 주요한 단서를 밝힌것으로 평가되어, 지난 3월 22일 <미국국립과학원회보, PNAS>에 발표되었다.

[한겨레 신문 3.31 보도] 기사전문