인간의 두뇌는 왜 그렇게 강력합니까? 영국, 히브리 대학과 협력하여 알아내다

Aug 22, 2023

켄터키주 렉싱턴(2023년 1월 25일) — 켄터키 대학과 예루살렘 히브리 대학의 연구자들은 인간 두뇌의 복잡성을 연구하기 위해 협력하고 있습니다. 구체적으로 연구자들은 지금까지 알려지지 않은 새로운 단백질이 뇌에 존재하는지 여부를 테스트할 예정입니다.

두 기관의 연구실은 RNA 생물학의 새로운 측면을 연구하기 위해 국립과학재단(NSF)과 미국-이스라엘 쌍국적 과학재단(BSF)으로부터 공동 보조금을 받았습니다.

연구자들은 근본적인 질문에 답하기 위해 노력하고 있습니다. 왜 인간은 거의 동일한 수의 유전자를 가진 다른 유기체보다 더 복잡한 뇌를 가지고 있습니까?

700,000달러 이상의 보조금의 일환으로 영국 의과대학 분자 및 세포 생화학과 교수인 Stefan Stamm 박사와 그의 연구실은 단백질의 특성을 연구하고 생물학적 의미를 조사하고 있습니다.

Stamm의 연구실은 예루살렘 히브리 대학의 Alexander Silberman 생명 과학 연구소 유전학부 명예 교수인 Ruth Sperling 박사와 협력 관계를 맺고 있습니다. 그녀는 RNA 처리 전문가입니다.

RNA는 DNA에 저장된 명령을 세포의 단백질로 바꾸는 중재자입니다. 이 과정에서 RNA는 조각을 잘라내거나 접합하여 크게 변형되어 새로운 RNA 라인에 다시 결합됩니다. 때때로 그 조각들은 원형으로 형성되어 원형 RNA를 생성합니다.

Stamm은 “우리는 원형 RNA에 의해 암호화된, 인간의 뇌에서 확인되거나 관찰되지 않은 새로운 단백질 세트가 있으며 세포에서 새로운 기능을 수행한다고 제안합니다.”라고 말했습니다.

원형 RNA는 대부분 뇌에서 발견되며 Alu 요소라고 불리는 인간과 다른 영장류에 특정한 게놈 요소에 의해 형성이 촉진됩니다. 인간 게놈은 약 11%의 Alu 요소로 구성되어 있으며 영장류에서 Alu 요소의 확장은 뇌의 복잡성과 관련이 있습니다.

연구팀은 원형 RNA의 분자가 후생적 변화를 겪은 후 영장류 특유의 원형 RNA가 단백질로 번역된다는 가설을 테스트할 예정이다.

“원형 RNA가 단백질을 암호화하나요? 이 단백질은 기능적입니까? 뇌에서 찾을 수 있나요?” 스탬이 말했다. “우리가 분석하고 있는 것은 바로 이것이다. 한 번도 살펴본 적이 없습니다.”

연구자들은 특정 원형 RNA로 만들어진 새로운 단백질이 뇌의 분자 복잡성을 크게 증가시켜 뇌 기능을 향상시킬 수 있다고 제안합니다.

Sperling은 “만약 우리에게 새로운 단백질이 있다면 새로운 기능을 갖고 인간의 뇌에 기여할 수 있는 완전히 새로운 프로테옴을 갖게 되는 것입니다.”라고 말했습니다. “이것은 광범위한 의미를 갖습니다. 예를 들어, 유전자 변형자를 찾을 수 있습니다. 정신분열증, 간질, 자폐증, 신경질환과 상관관계가 있는 유전적 변형인자가 있나요?”

Sperling의 연구실에서는 세포의 접합 기계에 의해 원형 RNA가 어떻게 만들어지는지 이해하는 데 중점을 둘 것입니다. 그녀는 Joseph Sperling 박사와 함께 포유동물 세포에서 내인성 접합 기계를 발견하고 특성화했습니다. 최근 그녀의 팀은 내인성 접합 기계 내에서 원형 RNA를 확인했습니다. 그녀의 팀은 이 시스템을 사용하여 RNA가 접합되거나 역접합되어 선형 및 원형 RNA가 각각 형성되는지, 그리고 이것이 뇌에서 어떻게 조절되는지 연구할 것입니다.

“이러한 단백질은 그다지 풍부하지는 않지만 다른 단백질에서 촉매 기능을 형성하거나 변형할 수 있습니다. 따라서 뇌를 이해하려면 이러한 분자를 살펴봐야 합니다.”라고 Stamm은 말했습니다.

3년 프로젝트의 일환으로 Stamm과 Sperling이 이끄는 예루살렘의 히브리 대학교에서 매년 여름에 2주간의 RNA 생물학 강좌가 열릴 예정입니다. 두 대학의 학생들은 코스 기간 동안 이론 강의와 실습 실험을 하게 됩니다.

본 간행물에 보고된 연구는 수상 번호 2221921에 따라 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받았습니다. 표현된 의견, 발견, 결론 또는 권장 사항은 저자의 것이며 국립과학재단의 견해를 반드시 반영하는 것은 아닙니다.