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쥐에서 인간까지: 릴린은 뇌의 진화와 구조에 어떤 영향을 미치는가?
릴린은 RELN 유전자에 의해 부호화된 거대한 분비형 세포외 기질 당단백질로, 주로 세포 간 상호작용을 제어하여 발달 중인 뇌에서 신경 세포의 이동과 위치를 조절합니다. 초기 발달에서의 중요한 역할 외에도, 릴린은 성인의 뇌에서도 역할을 합니다. 이는 장기강화의 유도와 유지를 향상시킴으로써 시냅스 가소성을 조절하고, 해마의 수상돌기와 수상돌기가시 발달을 자극하는 동시에 성체 신경발생 부위에서 생성된 신경모세포의 지속적인 이동을 조절합니다. 그뿐만 아니라, 릴린은 간, 갑상선, 부신 등 신체의 여러 부위에 존재하며 일부 신경계 질환을 유발하는 데 잠재적인 역할을 합니다.
정신분열증과 양극성 장애에서는 릴린 발현이 현저히 감소하지만, 정신 질환 약물 자체가 릴린 발현에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 있어 이러한 관찰 결과가 나온 이유는 아직 불분명합니다.
쥐의 경우, Reelin이 전혀 없으면 뇌의 운동이상증이 발생하는 것으로 밝혀졌으며, Reelin은 알츠하이머병, 측두엽 간질, 자폐증을 포함한 다양한 질환에 영향을 줄 수 있습니다. 릴린이라는 이름은 "릴러" 쥐의 비정상적인 걸음걸이에서 유래되었는데, 이 쥐는 이 뇌 단백질이 없고 RELN 유전자 돌연변이에 대해 동형 접합체인 것으로 밝혀졌습니다.
릴린의 발견
연구에 따르면 돌연변이 쥐는 중추 신경계 발달의 분자적 메커니즘에 대한 통찰력을 제공합니다. 처음에 과학자들은 운동 행동을 관찰하여 무작위로 운동에 어려움이 있는 쥐를 식별하고 "릴러", "위버"와 같은 설명적인 이름을 붙였습니다. "릴러" 마우스는 1948년 마우스 품종에서 발생한 갑작스러운 돌연변이에 따라 1951년 에든버러 대학의 D.S. 팔코너가 처음 기술했습니다. 이후 진행된 조직병리학적 연구 결과, 릴러쥐의 소뇌가 상당히 압축되어 있었고, 여러 뇌 영역의 정상적인 계층 구조가 붕괴된 것으로 나타났습니다.
1970년대에는 생쥐 신피질에서 세포층 역전 현상이 발견되면서 릴러 돌연변이에 대한 관심이 더욱 커졌습니다. 1994년 삽입 돌연변이를 통해 새로운 릴러 대립유전자가 발견되었는데, 이는 RELN 유전자를 염색체 7q22에 위치시킨 최초의 분자 마커였으며 이후 복제되어 확인되었습니다. 고치 의대의 일본 과학자들은 릴러 마우스의 정상 뇌 추출물에 대한 항체를 생성하는 데 성공했습니다. 이 항체는 나중에 CR-50이라고 불리며, 이때까지 기능적 역할이 불분명했던 카할-레치우스 뉴런과 특이적으로 반응했습니다.
조직 분포 및 Reelin 분비
연구에 따르면 릴린은 시냅스 소포에서 발견되지 않고 불변 분비 경로를 통해 분비되어 골지체 분비 소포에 저장되는 것으로 나타났습니다. 릴린의 방출 속도는 탈분극에 의해 조절되지 않고 합성 속도에 엄격히 의존합니다. 뇌가 발달하는 동안 릴린은 주로 카할-레치우스 세포와 대뇌 피질과 해마의 다른 유사 세포에 의해 분비됩니다.
릴린 합성은 출생 직후에 가장 높아지고, 아기가 성장함에 따라 급격히 감소하며 표현이 점점 확산됩니다. 성인의 뇌에서 Reelin은 주로 대뇌 피질의 GABAergic 인터뉴런과 소뇌의 글루타메르그성 뉴런에 의해 발현되며, 그 기능도 연령에 따라 변한다.
릴린의 구조와 기능
릴린과 관련된 기능은 뇌의 진화에 중요한 의미를 갖습니다. 그 구조는 3461개의 아미노산으로 구성되어 있으며 세린 프로테아제 활성을 가지고 있습니다. 그 중 65개의 엑손은 약 450kb에 걸쳐 있으며, 유전자 구조에서 전사 개시 부위 2개와 폴리아데닐화 부위 2개가 확인되었습니다. 릴린의 주요 기능에는 대뇌 피질 발달과 신경 세포의 위치를 조절하는 것이 포함되는데, 이는 배아 단계와 성인기 모두에서 매우 중요합니다.
진화적 중요성
Reelin-DAB1 상호작용은 피질의 구조적 진화에 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 연구에 따르면 피질이 더 복잡해질수록 릴린 발현이 증가하는 것으로 나타났습니다. 릴린은 연구된 모든 척추동물의 대뇌에 존재하지만, 그 발현 패턴은 매우 다양합니다.
다양한 발견을 통해 뇌 구조에서 릴린의 중요성이 드러났으며, 특히 인간의 뇌가 진화함에 따라 릴린의 역할은 발달 기간에만 국한되지 않고 오늘날 인간 뇌의 정상적인 기능의 초석이 되고 있습니다. 이 모든 사실이 우리로 하여금 뇌 구조의 진화적 중요성과 근본적인 메커니즘을 탐구하기 위해 Reelin이 인지 기능과 정신 건강에 미치는 역할을 심도 있게 연구하게 만들었습니다.
Reelin은 뇌 진화에서 얼마나 큰 역할을 하나요? 다른 미발견 메커니즘이 있나요?
