β neurexin 의 분자 기작 및 시냅스 가소성에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

시냅스의 점착 단백질 (synaptic cell-adhesion molecules) 은 시냅스의 형성 및 신호전달 기능을 수행한다고 알려져 있다. 이러한 시냅스 점착 단백질 중 neuroligin (NL)/neurexin (NRX)은 신경세포에서 가장 잘 알려진 점착 단백질이다. NRX과 NL의 많은 splicing alternative variants는 다양한 시냅스의 형성을 주도할 수 있는 특징을 갖고 있다. βNRX은 전-시냅스 신경말단 (Presynaptic terminal)에서 CASK, Mint, LIn7 그리고 synaptotagmin (syt) 등과 결합한다고 알려져 있다. syt1은 Ca2+의 sensor 및 synaptic vesicle (SV ) fusion에 직접 관여한다. 그러나 전-시냅스 신경말단에서 NRX의 신경전달 물질 분비 및 후 시냅스 신경세포에서 수행하는 직접적인 역할은 정확하게 밝혀지지 않았다. 신경전달물질 분비를 연구 하기위한 신경세포 모델중 가장 많이 이용되는 autapse 신경세포를 배양하여, synaptic vesicle pool 및 vesicle release probability를 측정하였다. sty1은 docking factor로 작용하기보다는 SV의 fusion을 가속화시켜주는 단백질의 특성이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 βNRX이 sty1과의 상호작용보다 후 시냅스 신경세포의 점착단백질 중 βNRX과 결합하는 NL4과의 상호작용을 통한 시냅스 형성 및 가소성을 밝혀내고자 NL4의 발현을 관찰하였다. NRX은 대부분의 신경세포의 axon terminal에 발현되지만, NL4는 해마구조중 stratum lacunosom moleculare에 발현 되므로 그 기능을 밝히는데 용이하다. NL4의 발현은 억제성 시냅스보다 흥분성 시냅스에 주로 분포하였다. 그러나 mEPSC에 차이가 없는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과를 토대로,βNRX이 axon terminal에서 하는 기능과 후 시냅스 신경세포에서 하는 기능을 통함하여 연구를 진행해야할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Synapse formation, maturation and synaptic transmission are driven by many synaptic adhesion proteins. NRX/NL complexs are well known as a heterotypic interaction in neurons. NRX and NL have many spicing alternative variants that enable bidirectional signaling in synaptic clefts and to control specific synapse formation in brain. βNRX can bind to presynaptic proteins such as synaptotagmin1 (syt1), CASK, Mint, and Lin 7. Syt1 is known to act as calcium sensor during synaptic vesicle (SV) fusion. However, the physiological function of NRXs is not still known in presynaptic terminal. To address the function of NRXs, I used the autaptic culture system that has mainly used to dissect the neurotransmitter release in neurons. This system enables to measure the vesicle release probability and readily releasable pool in detail. Given that syt1 binds with NRXs, the function of sy1 is important factor to dissect the function of NRX. Syt1 acts as a calcium sensor and fusion accelerator. According to the results, NRXs may function via NLs or other interacting proteins in postsynaptic adhesion proteins. In the case of NL1/2/3 KO, the synapse formation and density of spine are not impaired. This result makes NL4 to be more important protein in brain functions. NL4 was mainly expressed in stratum lacunosom moleculare but the expression was not strong than other NLs and mainly expressed in excitatory synapse. The amplitude and frequency of mEPSC were not different. On the base of these results, βNRX may function as a bidirectional player in pre- and postsynanptic neurons.