DGIST 뇌·인지과학 전공 김규형 교수팀이 동물이 배가 고프거나 포만감을 느낄때 행동 변화가 나타나는 메커니즘을 규명했습니다. 공복 상태의 동물은 감각기관이 평소보다 예민해져 음식을 찾는 행동 등 특정 행동의 빈도가 증가하고 결국 생존 능력 증가로 이어집니다.
이처럼 배고픔이나 포만감을 느끼는 섭식 상태는 동물의 행동 변화를 일으키는 중요한 요인이지만, 감각 기관 내 어떠한 신경 전달 물질이 동물의 행동 변화를 일으키는지 구체적으로 알려져 있지 않았습니다.
김규형 교수팀은 신경계가 비교적 간단하고 신경회로 구조가 밝혀진 예쁜꼬마선충을 이용했습니다. 예쁜꼬마선충이 특정 페로몬(ascr#3)을 감지할 때 회피 행동을 보이는 특성을 응용해 포만 상태와 공복 상태가 행동 변화를 이끌어내는 메커니즘을 규명하는데 성공했습니다.
김 교수팀은 우선, 에쁜꼬마선충의 '페로몬(ascr#3) 회피 행동'이 공복 상태에서 증가하는 사실을 발견했습니다. 이때 '인슐린 수용체(DAF-2)'가 페로몬을 감지하는 감각 신경 세포에서 하부 연합 신경의 시냅스 전달 물질의 양을 조절해 대사 상태에 따른 선충의 특정 페르몬(ascr#3) 회피 행동에 영향을 준다는 점을 함께 밝혀냈습니다.
또한, 선충에서 인슐린과 유사한 작용을 하는 인슐린 유사 팹타이드(INS-18)가 예쁜꼬마선충의 장에서 분비돼 페로몬 감지 감각신경 세포의 인슐린 유사 수용체(DAF-2)의 기능을 제어하는 역할을 하는 점을 확인했습니다. 이때, 공복 여부에 따라 인슐린 유사 펩타이드(INS-18)가 분비되는 양이 조절돼 동물의 행동 변화에 영향을 줬습니다.
인슐린 분비가 감각 신경의 시냅스 전달을 조절한다는 연구 결과를 응용하면 당뇨병 혹은 치매와 같은 인슐린 관련 대사증후군 환자들의 초기 단계에서 발견되는 감각 기관 이상 증상의 원인을 규명할 것으로 기대됩니다. 또한, 대사증후군에서의 감각 기관 이상 징후를 예측하고 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
DGIST 뇌·인지과학 전공 김규형 교수는 "섭식 상태는 동물의 여러 감각 기관에 영향을 주며 행동 변화를 유도하지만 어떠한 매커니즘으로 진행되는지 규명되지 않았다"며 "이번 연구는 동물의 섭식 상태와 감각 신경 사이 상호 작용이 어떤 방식으로 동물의 생존 능력을 증가시키는지 밝혀낼 수 있었던 좋은 기회였다"고 전했습니다. 이 연구는 생명과학 분야 세계적 학술지 <The EMBO Journal>에 게재됐습니다.
