수면과 性 행동 간 진화적 연결고리 발견

국내 연구진이 초파리를 이용한 연구를 통해 성 행동 조절단백질이 수면 항상성 조절에도 관여한다는 연구결과를 내놓았다. 생식활동과 수면의 진화적 연결고리를 발견한 것으로 향후 수면질환과 불임의 관련성 이해와 관련 치료제 개발에 새로운 이론적 기반을 제시할 것으로 기대된다.

광주과학기술원 생명과학과 김영준 교수(공동 교신저자)와 한국과학기술원 생명과학과 최준호 교수(공동 교신저자) 연구팀*이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 뇌과학원천기술개발사업 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었고 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 플로스 바이올로지(PLoS Biology)지 온라인판 10월 21일자(현지시간)에 게재되었다.

* 제 1저자 : KAIST 오양균 박사(대표 1저자), GIST 윤성은 박사과정(대표 1저자)** 논문제목 : A Homeostatic Sleep-Stabilizing Pathway in Drosophila Composed of the Sex Peptide Receptor and Its Ligand, the Myoinhibitory Peptide

수면장애는 현대인이 겪는 큰 어려움 중 하나로 인간의 수면은 일주기 리듬* 조절과 수면 항상성** 조절을 받게 된다. 일주기 리듬에 대해서는 어느 정도 규명된 반면 수면 항상성 조절에 중요한 유전자와 신경회로는 밝혀지지 않았다.

* 일주기 리듬(Circadian rhythm) : 생명체의 수면 및 각성 행동은 대략 하루를 주기로 나타나는데, 이렇듯 하루를 주기로 반복되는 생리현상의 흐름** 수면 항상성(Sleep homeostasis) : 생명체에서 각성기간이 길어질 경우 수면요구가 늘고 임계선을 넘어 수면상태로 빠지게 되면 수면요구가 점차 감소하는 속성

공동연구팀은 초파리 모델을 이용해 SPR* 수용체와 신경펩타이드 결합 단백질(MIP**)로 이뤄진 신경회로가 수면 항상성 조절에 중요함을 알아내고 그 구체적인 작동원리를 밝혔다.

* SPR(Sex Peptide Receptor) : 초파리 수컷이 가진 성 펩타이드에 대한 수용체 ** MIP(Myoinhibitory Peptide) : SPR를 활성화시키는 신경펩타이드

이번 연구결과는 새로운 방식의 수면질환 치료제 개발의 실마리를 제공하는 한편 생식관련 질환과 수면질환과의 연관성에 대한 이해도 도울 것으로 기대된다.

연구팀에 따르면 초파리의 일주기 리듬과 수면조절에 중요한 신경회로망(PDF)에서 생성되는 SPR이 MIP에 의해 활성화되면 각성을 촉진시키는 cAMP*생성을 억제시켜 수면을 유도한다.

* cAMP(cyclic Adenosine Monophosphate) : 신호전달 체계에 중요한 2차 전달자로, 초파리 PDF 신경세포에서 그 양이 늘어나면 각성이 촉진되며, 반대의 경우 수면이 유도된다.

김영준 교수는 “이번 연구에서 생리적 기능이 밝혀진 MIP는 밤에 집중적으로 분비되며, 잠을 재우지 않은 초파리에서 분비가 증가하는데 신경세포가 뇌의 수면요구에 반응하여 MIP의 분비를 조절하는 과정을 규명한다면 미제로 남아 있는 인간의 수면항상성 조절 메커니즘의 원리를 밝힐 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 2008년 김영준 교수 연구팀이 네이처지를 통해 초파리 암컷의 산란과 교미행동을 조절하는 핵심 수용체인 SPR 수용체를 보고하고 이어 2010년 미학술원회보에 SPR수용체가 뇌에도 존재하고, MIP라는 신경펩타이드에 의해 활성화될 수 있다고 밝힌 연구의 후속 연구 결과이다.

한국연구재단