UNIST 연구진, 기온 따라 수면 패턴 변하는 원리 규명

임정훈 교수팀, 초파리 모델 활용 연구…수면장애 해소 실마리 기대

울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 임정훈 교수팀은 초파리 모델을 활용해 '기온에 따라 수면 패턴이 변하는 원리'를 밝히는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

사람들이 무더운 여름밤에 잠을 잘 못 이루는 것처럼, 초파리도 낮 동안 적게 활동하고 밤에는 쉽게 잠들지 못한다.

연구팀은 이 현상의 신경생리학적 원리를 찾고자 형질전환 초파리를 무더운 여름과 흡사한 환경에서 배양하며 수면 패턴을 관찰했다.

실험에 사용한 초파리는 '셰이커(Shaker) 유전자'에 돌연변이가 발생한 종류다.

이 유전자가 만드는 단백질은 뇌 속에서 칼륨 이온이 지나는 통로를 만드는데, 만약 이 단백질이 결핍되면 신경세포를 과도하게 활성화해 수면을 억제한다.

따라서 돌연변이 초파리는 다른 초파리보다 적게 자게 된다.

그런데 같은 종류의 초파리라도 무더운 환경에서 배양하자 수면 억제 현상이 나타나지 않았다.

연구팀은 이 현상이 '수면촉진 신경세포다발(dFSB)'과 억제성 신경전달물질인 '가바(GABA)' 사이의 연결고리가 사라져서임을 밝혔다.

셰이커 유전자 돌연변이는 가바 신호전달 과정을 과도하게 활성화해 수면을 억제한다.

그런데 기온이 높아지면 가바를 생산하는 신경세포와 dFSB 사이의 시냅스(연접 부위)가 사라진다.

가바를 전달해서 수면을 억제하기 어려워지므로 더 잘 자게 되는 것이다.

또 살아있는 초파리 뇌의 칼슘 이온 이미징 기법을 이용, dFSB를 조절하는 신호가 기온 변화에 따라 달라진다는 사실도 규명했다.

낮은 기온(21도)에서는 가바가, 높은 기온(29도)에서는 또 다른 신경전달물질인 도파민이 dFSB 활성을 제어하는 점을 관찰한 것이다.

임 교수는 "이번 연구는 기온이라는 환경요인이 dFSB의 가소성을 어떠한 방식으로 이끄는지, 또 어떻게 수면이라는 복합적인 행동으로 구현되는지 신경유전학적으로 설명한 것"이라며 "춘곤증이나 여름철 열대야 현상 등으로 인한 수면 패턴 변화를 이해하고, 이에 따른 수면장애를 해소할 실마리가 될 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 국제 학술지 '커뮤니케이션스 바이올로지'(Communications Biology) 이달 15일 자에 게재됐다.

/연합뉴스