Manduca sexta의 촉각엽에서 냄새로 촉발된 일산화질소 신호

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2004-07-28

가스형 신호 전달물질인 일산화질소(NO)가 많은 종에서 후각 정보를 처리할 때 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지고 있다. 이것은 부분적으로 1차 시냅스 신경모(neuropil)의 구조적인 조직화 때문이다. 일산화질소는 각기 다른 계들에서 뉴론 및 신경 네트워크의 활성에 영향을 미칠 수 있다. 곤충의 촉각엽(antennal lobe)과 척추동물의 후구(olfactory bulb)와 같은 대다수 생물들의 후각계의 1차 시냅스 신경모(neuropil)에서 일산화질소 합성효소의 강한 발현과 그런 신경모에 있는 독특한 구형의 후각사구체가 일산화질소 신호를 후각 정보를 처리에 중요하다는 제안을 하는 배경이 된다. 그러나 일산화질소 신호가 후각사구체(olfactory glomeruli)에서 생산된다는 어떤 직접적인 증거도 존재하지 않는다. 미국 아리조나 대학 Collmann 등은 냄새 물질로 촉발된 일산화질소 생산을 조사하기 위한 모델 생물로 Manduca sexta 나방의 후각계를 이용했다. 이들은 이미 일산화질소 합성 효소와 수용성 guanylyl cyclase (sGC) mRNA가 그 곤충의 성충과 발달 중인 후각계에서 발현된다는 사실을 보고했다. 이 연구에서 이들은 후각엽에서의 일산화질소 합성효소 단백질을 표지하기 위해 면역세포화학법(immunocytochemistry)을 이용했으며, 일산화질소 민감성 형광 마커인 diaminofluorescein diacetate을 이용한 real-time optical imaging법에 의존해서 Manduca sexta 나방의 후각엽에서의 일산화질소 생산량을 조사하였다. 이들은 일산화질소 합성 효소가 모든 사구체에 뻗어 있는 후각 수용체 뉴런들의 액손에서 발현된다는 사실을 알게 되었다. 일산화질소의 가장 특성화된 타깃인 수용성 guanylyl cyclase가 투사 뉴런(projection neuron), 소수의 GABA-면역반응성 뉴런, 그리고 세로토닌-면역반응성 뉴런을 포함한 후시냅스 촉각엽 뉴런들의 아단위(subset)에서 발견되었다. 이들은 냄새 자극이 재생 가능하고 공간적으로 집중된 일산화질소 신호를 불러낸다는 사실을 발견했다. 각기 다른 냄새물질이 공간적으로 명확한 패턴의 일산화질소 생산을 불러 일으켰다. 페로몬과 식물체 방향물질의 농도 증가가 신호 피크의 강도를 증가시켰다. 이러한 실험 결과는 냄새 자극이 그 나방의 후각계에서 일산화질소 생산을 불러일으킬 수 있다는 사실을 명확히 보여준다. 결론적으로 모든 사구체의 후각수용체 액손에서 일산화질소 합성효소의 높은 발현과 촉각엽 사구체 내 일산화질소의 집중적인 생산은 일산화질소 신호가 M. sexta 나방의 후각엽에서 냄새 정보를 처리할 때 중요한 역할을 할 수 있다는 점을 제시하는 것이다. 출처 : J Neurosci. 2004 Jul 7;24(27):6070-7