□   GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 생명과학부 김영준 교수팀이 암컷 초파리의 번식행동을 조절하는 뉴런을 밝히고, 신경단백질의 한 종류인 밉(myoinhibitory peptide, Mip)에 의해 번식행동 신호가 전달된다는 것을 밝혔다.

  ∘ 초파리가 가지고 있는 여러 본능적인 행동들 중에서도 이번에 초점을 맞춘 행동은 성행동 혹은 교미 행동이다. 번식 행위는 생물종들의 성쇠를 결정하는 중요한 인자로 작용하기 때문에 연구를 하려는 시도가 많이 이뤄지고 있다.

□   초파리 암컷은 교미 전에는 수컷의 구애를 받아들여 높은 교미율를 보이지만 교미를 한 번 하고 난 이후에는 재교미율이 아주 낮게 떨어져 수컷으로부터 받아들였던 성 단백질(sex peptide, SP)을 소진하기 전 까지는 다시 교미를 하지 않는 행동적 특성을 보인다.

  ∘ 이러한 행동 변화는 교미를 할 때 수컷으로부터 암컷에게 넘어오는 성 단백질(sex peptide, SP)에 의해 유도되는 것으로 알려져 있으며 SAG와 SPSN 뉴런이 이 신호를 받아들여 행동을 조절한다고 알려져 있었지만 그 하위 신경전달체계와 세부적인 사항은 더 밝혀져야 할 연구분야로 남아 있다.

□   연구팀은 밉 뉴런의 활성도에 따라 암컷 초파리의 교미율이 조절된다는 것을 확인하였다. 밉 뉴런에서 신경전달 물질이 분비되지 않도록 유전적 조작을 가해주어 밉 뉴런의 활성을 억제시킨 결과, 암컷 초파리의 첫 교미율이 크게 감소하는 것을 관찰 할 수 있었다. 반대로 밉 뉴런에서 신경전달 물질이 평소보다 많이 분비되도록 유전적 조작을 해주었을 때에는 교미를 하지 않아야 할, 즉 한 번 교미를 했던 암컷 초파리의 재교미율이 다시 증가하는 것을 볼 수 있었다.

□   밉 뉴런의 활성도 뿐 아니라 그 안에서 발현하고 있는 밉 신경단백질 또한 암컷 초파리의 교미 행동을 조절하는데 있어서 기능적으로 중요하다는 것을 밝혀냈다. 밉 뉴런이 활성화되면 재교미율이 증가하는데 밉 뉴런에서 밉 신경단백질이 없어진 경우에는 밉 뉴런이 활성화되어도 재교미율이 밉 신경단백질이 있을 때만큼 증가하지 않는 것을 관찰 할 수 있었다. 그리고 밉 신경의 높은 활성도는 첫 교미 또한 빠르게 만드는 것으로 보아 밉 신경의 활성도가 첫 교미와 재교미 둘 모두에 영향을 미친다고 할 수 있다.

□    김영준 교수는 “이번 연구결과는 암컷 초파리의 교미 행동을 조절하는 밉 뉴런과 밉 뉴런에서 발현되는 신경단백질인 밉을 이용하면 과도하게 번식하여 문제가 되고 있는 생물종의 개체수를 알맞은 수준으로 조절 할 수 있고, 반대로 밉 뉴런의 활성을 올리는 방법을 통하면 인류가 많은 수를 필요로 하는 생물종의 번식력을 높일 수 있을 것으로 기대할 수 있음을 암시한다.”고 말했다.

□  이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 뇌원천기술개발사업, 광주과학기술원의 재원인 첨단산업기술기초연구사업, 농촌진흥청이 지원하는 농업과학기술협동연구사업, 한국초파리 연구자원 은행(Korea Drosophila Resource Center, KDRC)의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 성과는 자연과학 분야 세계적 권위지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월 21일자 온라인 게재되었다. <끝>