Neurons are known to rely on autophagy for removal of defective proteins or organelles to maintain synaptic neurotransmission and counteract neurodegeneration. In spite of its importance for neuronal health, the physiological substrates of neuronal autophagy in the absence of proteotoxic challenge have remained largely elusive. We use knockout mice conditionally lacking the essential autophagy protein ATG5 and quantitative proteomics to demonstrate that loss of neuronal autophagy causes selective accumulation of tubular endoplasmic reticulum (ER) in axons, resulting in increased excitatory neurotransmission and compromised postnatal viability in vivo. The gain in excitatory neurotransmission is shown to be a consequence of elevated calcium release from ER stores via ryanodine receptors accumulated in axons and at presynaptic sites. We propose a model where neuronal autophagy controls axonal ER calcium stores to regulate neurotransmission in healthy neurons and in the brain.

배경지식

Autophagy : 최근 노벨상을 받은 핫한 주제였습니다. 자가포식이라는 이 기작은 세포가 스트레스를 받는 등의 특별한 자극들에 의해 자신의 단백질, 세포 소기관등을 분해하는 과정을 의미합니다.
Synaptic neurotransmission : 뉴런과 뉴런 사이를 의미하는 시냅스 사이에서 벌어지는 신경전달물질 교환 과정을 의미합니다.
neurodegeneration: 뉴런의 사멸을 의미합니다.
proteotoxic : 단백질의 기능 이상으로 부터 오는 독성을 의미합니다.
knockout mice : 특정 단백질을 만들어 내지 못하는 실험 동물을 의미합니다.
proteomics : 단백질체학, 수많은 단백질들의 상관관계 규명과 그 기능에 대해 연구하는 학문입니다.
Endoplasmic reticulum: 소포체를 의미합니다.
in vivo : 살아있는 개체안 을 의미합니다. 즉 개체수준의 연구를 의미합니다. 반대로 세포를 통한 연구는 in vitro 라 합니다.
rynodine receptos : 수많은 수용체중에 하나입니다. 그냥 넘어가셔도 무방합니다.

사족

뉴런의 정보교환은 시냅스를 전후로 presynaptic neuron이 특정한 신경전달물질을 방출하고 postsynaptic neuron의 수용체가 신경전달물질을 받는 과정으로 부터 시작이 됩니다. 이 과정이 얼마나 우리에 의도에 맞게 잘 일어나느냐가 인지능력이 얼마나 발달되어 있느냐를 결정한다고 rough하게 생각하시면 됩니다. 이렇기 때문에 신경전달물질의 방출이 어떻게 조절되는지에 대한 연구가 과학자들 사이에서 가장 큰 주된 관심사중 하나이죠. 이번 제가 소개해 드린 논문은 presynaptic neuron의 액손에 위치한 소포체의 칼슘 조절이 신경전달물질 방출 과정에서 흥분성 신경전달물질의 방출을 이끌어 낸다는 결론을 내립니다.

이에 대해 저자들은 결론부분에서 이렇게 끝맺음을 짓습니다.

How different types of physiological and pathophysiological stimuli regulate distinct types of autophagy in different types of neurons in the brain and in the peripheral nervous system remains a fruitful area for future studies.

아무래도 자가포식기작은 신경퇴행성 질환과 관련이 높기 때문에 이러한 부분이 연구가 더 된다면 후에 치매와 같은 신경퇴행성 질환에 도움이 되겠다 라고 생각하는 것일 겁니다.

cf) 댓글에 개선방향이나 궁금한 점을 적어주시면 최대한 듣겠습니다. ^^

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스트링 치즈 · 959262 · 20/12/30 16:15 · MS 2020

명문대를 가면 영어를 사용하는 빈도가 많아지고 뒤처지지 않게 주위 사람들도 공부하면서 서로 발전하는게 큰 장점인것 같습니다. 그래서 가고싶다는.. 물론 머학원생은 가기 좀..
자료추!

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