홍인기 연구실

본 연구는 마우스 신피질 전구세포에서 Syngap1의 역할을 조사합니다. Syngap1 결손 또는 반수체 부족이 신피질 전구세포와 그들의 세포 산출물을 변화시키지 않음을 보여줍니다. 이는 인간 오르가노이드의 선행 연구와 상이하며, SYNGAP1 증후군의 인지 결손과 발작은 신경발생보다 시냅스 기능 조절에서 비롯됨을 시사합니다.

본 연구는 SYNGAP1의 효소적 활성과 구조적 역할을 분리하여 분석합니다. 헤테로접합 Syngap1 녹아웃 마우스의 피질 흥분성 뉴런에서 입력 저항 감소와 역치 전류 증가로 나타나는 내재적 흥분성 결손은 GAP 효소 활성에 의존하지만, 펜틸렌테트라졸 유도 발작의 심각도 증가는 구조적 역할에 의존함을 보여줍니다.

본 연구는 칼슘 투과성 AMPA 수용체(CP-AMPAR)가 PV 신경세포의 낮은 특징 선택성을 결정하는 인과관계를 규명합니다. PV 신경세포에서 GluA2 서브유닛 발현이 낮아 CP-AMPAR이 풍부하게 발현되며, 이를 칼슘 불투과성 AMPAR로 교체하면 시각피질에서 방향 선택성이 증가합니다. CP-AMPAR 제거 후에도 흥분성-PV 신경세포 연결성은 유지되었으며, 해마 PV 신경세포도 공간 선택성이 향상되어 CP-AMPAR이 신경세포 유형과 무관하게 특징 선택성을 억제함을 보여줍니다.

본 연구는 생체 이광자 현미경을 이용하여 마우스 1차 시각피질에서 시각 자극에 의한 기능적·구조적 변화를 조사했습니다. 반복 자극은 반응 뉴런의 수를 감소시키면서 반응을 증강시키고, 수상돌기 가시의 수를 감소시키며 AMPA 수용체 수준을 증가시킵니다. 이는 신피질의 정보 처리를 기반하는 시냅스 가소성 메커니즘을 규명합니다.

SynGAP는 시냅스 가소성과 인지에 중요한 단백질이며, SYNGAP1 돌연변이는 지적장애와 간질을 유발합니다. 본 연구는 SynGAP의 GAP 도메인 불활성화가 시냅스 가소성 결손을 일으키지 않으며, 대신 시냅스 스캐폴딩 단백질과의 분자응축체 형성에서 AMPA 수용체와 경쟁함으로써 시냅스 강도를 조절함을 보여줍니다.