10대의 기억력으로 회복, 텔로머라제!!

 

안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.

 

 

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텔로미어란?

염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,

염색체의 손상을 막아주는 역할을 함

 

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텔로머라제란?

텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소

노화를 방지하는 효소

 

 

이번 포스트에서는 텔로머라제(Telomerase)가 사람의 기억력, 그 중에서도 공간기억(Spatial memory)에 끼치는 영향에 대해 알아보겠습니다.

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공간기억(Spatial memory)이란, 특정 공간을 인식하고 기억하는 능력입니다. 쉽게 이해할 수 있도록 예를 들면, 다람쥐가 도토리를 숨겨놓은 장소를 나중에 가서도 찾을 수 있는 것이 이 공간기억을 갖고 있기 때문인데요. 

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사람의 해마(Hippocampus)에 있는 뉴런들이 이런 공간기억 형성에 관여한다고 알려져 있습니다. 해마에 있는 두 종류의 뉴런, 장소 뉴런(Place neuron)과 그리드 뉴런(Grid neuron)이 공간과 거리를 3차원적으로 특별하게 인식하게 만들고 기억으로 저장하는 역할을 하는 것이죠.

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이번 블로그에서는 텔로머라제(Telomerase)가 해마 속의 뉴런을 조절해 공간기억에 영향을 끼친다는 논문이 있어 소개해드리려 합니다. 이 논문을 살펴보기에 앞서서 텔로머라제가 무엇인지 간단하게 설명드려야 논문 이해에 도움이 될 것 같은데요.

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텔로머라제(Telomerase)는 염색체 속에 위치한 DNA의 끝부분, '텔로미어(Telomere)'를 보호해주는 효소입니다.

 

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우리는 생명을 유지하기 위해 살면서 세포분열을 계속해서 진행합니다. 세포분열이 진행될 때마다 DNA 끝부분, 즉 텔로미어는 손상되며 점점 짧아지는데요. 계속 짧아지다가 세포가 더 이상 분열할 수 없을정도로 짧아지면, 세포분열을 더 이상 진행하지 못하고 노화가 시작​되는 것이죠.

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텔로머라제는 이 텔로미어의 길이를 유지, 보완해줌으로써 노화가 진행되는 것을 막아주는 것입니다. 그런데 이 논문에서는 텔로머라제가 텔로미어 길이를 유지해 노화를 막는 것 뿐 아니라, 우리의 기억력에도 영향을 끼친다는 것인데요.

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이 논문에서는 텔로머라제 발현을 막은 쥐모델에서 공간 기억이 떨어진 것을 먼저 확인하고, 텔로머라제가 공간기억 형성에 끼치는 영향에 대해 자세히 다뤘습니다. 지금부터 그 내용을 자세히 알아보겠습니다.

 

 

● TERT -/-(텔로머라제 발현 억제) 쥐 모델의 공간기억

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텔로머라제의 구조와 역할 ( The Nobel Committee for Physiology or Medicine 2009 (Illustration : Annika Rohl))

 

우선 텔로머라제의 구성에 대해 설명드려야 논문 이해가 수월할 것 같은데요. 텔로머라제는 RNA와 catalytic subunit(쉽게 말하면 효소부위)으로 이뤄져있습니다.

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텔로머라제를 이루는 RNA를 TERC라고 하며, 효소부위를 TERT라고 합니다. TERT는 Telomerase reverse transcriptase의 약자로, 텔로머라제 역전사효소를 뜻합니다. 텔로머라제 작용 기전에서 이 내용에 대해 자세히 다뤘으니, 맨 아래 링크에서 한 번 보시는 것을 추천드립니다.

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이 논문에서는 위에서 언급한 텔로머라제의 효소부위인 TERT 발현을 억제한 쥐모델로 실험을 진행했습니다. 이제부터 TERT 발현 억제 모델을 TERT-/-라고 명시하겠습니다. 

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출처 : Wikipedia_Morris Water Maze ​

 

 

이 TERT-/- 쥐들의 공간기억력을 측정하기 위해 Morris water maze(MWM) test를 진행했습니다. MWM실험은 설치류의 공간 기억력을 측정하는데 쓰이는 보편적 방법이라고 하는데요.

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(A) 그래프는 TERT-/- 쥐의 공간기억력과 인지 기능이 WT(Wild-Type, 일반 쥐) 보다 낮음을 보여줍니다. 

(E)그래프는 앞의 설명과 마찬가지로 WT의 공간기억력이 TERT-/- 쥐 보다 좋다는 것을 보여줍니다. 또한 TERT-/- 쥐 중 TERT를 주입한 쥐가 그렇지 않은 TERT-/- 쥐보다 공간기억력이 더 좋다는 것을 보여줍니다.

(H)그래프는 LV-TERT-shRNA-GFP라는 TERT발현 억제제를 넣은 쥐가 그렇지 않은 쥐보다 공간기억력이 더 낮은 것을 보여줍니다.

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위 3개 그래프 결과로 TERT가 해마(Hippocampus)의 공간기억력과 기억형성에 큰 역할을 한다는 것을 알 수 있는 것이죠. 

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● TERT 주입 -> 공간기억력 향상

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​위 그래프에서 AD-GFP, AD-TERT-GFP가 무엇인지 궁금하실텐데요. 쉽게 생각해서 AD-TERT-GFP는 TERT를 주입한 모델이라고 생각하시면 되고, AD-GFP는 TERT를 주입하지 않은 모델이라고 생각하시면 됩니다. 

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(A)그래프는 AD-TERT-GFP 혹은 AD-GFP 주입 후 30일 뒤에 MWM test를 진행한 것이고, (B) 그래프는 주입 후 7일뒤에 MWM test를 진행한 것입니다. 앞에 내용에서 이미 언급해 예상하셨겠지만, 당연히 TERT를 주입한 모델에서 공간기억력이 더 좋다는 결과가 나왔습니다.

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하지만 한 가지 신기한 점이 있는데요. 주입 7일뒤에 MWM test를 진행해 공간기억력을 비교한 것보다, 주입 30일 뒤에 MWM test를 진행한 모델에서 더 차이가 크게 나왔습니다. 즉, TERT 주입 7일 뒤 보다 30일 뒤 쥐들의 공간기억력이 더 좋다는 것인데요.

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이 결과는 TERT가 공간기억력을 간접, 지연적(indirect, delayed)으로 향상시킨다는 것을 보여줍니다.

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● TERT -/- 모델 -> 뉴런의 형태학적 변화 유발

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(B)와 (C)의 뉴런 사진을 보면, TERT-/- 모델에서 뉴런의 수상돌기 길이와 branch 수가 WT보다 적다는 것을 알 수 있습니다. 이는 시각적으로 뿐 아니라 직접 길이를 재본 결과에서도 통계적으로 유의하게(P<0.05) 줄어들었다는 것을 알 수 있는데요.

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또한, TERT를 주입한 쥐 모델이 TERT를 주입하지 않은 쥐모델에서 보다 dendritic length와 synapsin 1 (신경전달물질 방출, 전달인자) 신호가 더 높다는 것을 알 수 있습니다. 또한, (D)사진을 보면 화살표 표시가 dendritic branch 수를 의미하는데요. 이 역시 TERT 주입 모델이 더 많은 것을 알 수 있습니다.

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즉, TERT가 뉴런의 형태학(morphology)에 영향을 끼치고, 이로 인해 공간기억에 영향을 끼친다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

● 마무리

 

이번 포스트에서는 TERT가 기억력에 어떤 영향을 끼치는지 알아보았습니다. 정확히 말하자면, 텔로머라제 발현이 우리의 기억력 중 공간기억에 어떤 영향을 끼치는지 알아봤는데요.

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이 연구 뿐 아니라 최근 연구들에서는 텔로머라제 발현 억제가 우리의 뇌기능에 영향을 끼친다는 보고가 많이 되고 있습니다. 이번 실험에서는 텔로머라제 발현을 억제하기 위해 TERT-/- 쥐 모델을 사용했는데요. TERT 억제가 공간 기억력 저하에 영향을 끼친다는 것을 확인할 수 있었습니다. 

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해마 기능 장애는 기억력 장애, 더 악화되면 알츠하이머 치매와도 연관되어 있다고 하는데요. 텔로머라제가 공간기억 향상에 도움이 된다면, 알츠하이머 치매도 치료할 수 있는 가능성이 있는 것 아닐까요?

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앞으로 텔로머라제 관련 논문들을 꾸준히 포스트 할 것인데요. 블로그에 자주 들러 관련 논문 내용을 많이 알아가셨으면 좋겠습니다.

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글 마지막 부분에 관련 논문 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다. 

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*논문 출처

논문 제목 : Zhou, Q.-G., Liu, M.-Y., Lee, H.-W., Ishikawa, F., Devkota, S., Shen, X.-R., Jin, X., Wu, H.-Y., Liu, Z., Liu, X., Jin, X., Zhou, H.-H., Ro, E. J., Zhang, J., Zhang, Y., Lin, Y.-H., Suh, H., & Zhu, D.-Y. (2017). Hippocampal tert regulates spatial memory formation through modulation of Neural Development. Stem Cell Reports, 9(2), 543–556. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2017.06.014 

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