국립공주대·충북대, 환형동물 신경발생 메커니즘 첫 규명

국립공주대학교와 충북대학교 공동 연구팀이 담수거머리를 활용해 신경발생 과정에서의 Notch 신호전달체계 역할을 규명한 연구 성과를 국제 학술지에 발표했다.

국립공주대학교는 생물교육과 곽희진 교수와 충북대학교 조성진 교수가 수행한 공동 연구가 국제 학술지 Animal Cells and Systems에 게재됐다고 밝혔다. 해당 학술지는 JCR 동물학 분야 상위 4.7%에 해당하는 영향력 있는 저널이다.

Notch 신호전달체계는 진화적으로 매우 보존된 핵심 경로로, 인접한 세포 간 상호작용을 통해 조직과 기관 형성, 체절 형성 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 지금까지 환형동물을 모델로 한 연구는 거의 이루어지지 않은 상황이었다.

이번 연구에서는 담수거머리 종 Helobdella austinensis를 모델로 활용해 Notch 신호전달경로의 구성 요소인 라이간드(Delta, Jagged), 수용체(Notch1), 그리고 하위 전사인자(Hes, Hey)의 발현 양상을 분석했다.

그 결과, 배아의 낭배형성 시기에는 라이간드와 수용체가 머리 예정 영역의 세포 집단에서 발현되며, 전사인자는 인접 세포에서 함께 발현되는 것이 확인됐다.

또한 후기 기관형성 단계에서는 Notch 관련 구성 요소들이 체절성 배쪽 신경절의 특정 신경세포뿐 아니라, 촉수, 내장근, 빨판 등 다양한 기관에서 발현되는 것으로 나타났다.

연구팀은 Notch 경로의 기능을 보다 명확히 규명하기 위해 억제제 DAPT를 처리하는 실험도 수행했다. 그 결과 신경망 형성 저해, 교차 뉴런 감소, 배쪽 신경관(VNC) 기형 등 다양한 이상 현상이 관찰됐다. 이는 Notch 신호전달경로가 환형동물의 신경발생 과정에서 핵심적인 역할을 수행함을 보여주는 결과다.

곽희진 교수는 “척추동물과 일부 무척추동물에 집중되어 온 기존 연구를 넘어, 미개척 동물군을 활용한 연구는 진화적 연결고리를 이해하는 데 중요한 기초자료가 된다”며 “향후 다양한 신호전달경로의 보존성과 다양성을 밝히는 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 2025년 국립공주대학교 학술연구지원사업(신임교수정착연구비)의 지원을 받아 수행됐다.