닉테이션 행동 연구
개체가 환경에 적응하여 행동적 변화를 나타내는 현상은 생물학적으로 중요한 연구 대상입니다. 예쁜꼬마선충이 열악한 환경에 적응하여 대체적으로 발생하는 다우어 유충은 닉테이션(nictation)이라는 특징적인 행동 패턴을 나타냅니다. 2차원 평면을 기어다니기만 하는 비-다우어와 달리 다우어는 몸을 세워 춤을 추듯 흔드는 행동을 보이며, 이 행동은 다른 큰 벌레 등에 부착하여 새로운 서석처를 찾아가는 편승 행동으로 알려졌습니다. 본 연구실에는 닉테이션 행동에 대한 정량적 분석 방법을 수립하였고, 다음과 같은 연구들을 수행하고 있습니다.
- 닉테이션을 조절하는 핵심 신경 IL2 neuron에 대한 연구
- 닉테이션의 조절 신경 회로의 규명과 그 neuromodulation에 대한 연구
- 닉테이션 행동의 야생적 다양성과 그 유전적 원인에 대한 연구
신경계의 발생 유연성 연구 (커넥톰 연구)
다우어만 할 수 있는 닉테이션 행동은 다우어의 어떤 특징 때문일까요? 다양한 이유가 있겠지만 하드웨어, 즉 신경회로 자체가 발생과정에서의 유연성을 발휘했을 가능성이 충분히 있어 보입니다. 참고로 예쁜꼬마선충의 성체의 신경계 연결망 전체 커넥톰은 1980년대에 이미 밝혀져 있습니다. 본 연구실에서는 다우어의 커넥톰을 온전하게 밝혀서 성체의 커넥톰과 비교하는 연구를 하고 있습니다. 수많은 시행착오 끝에 연속절편 전자현미경 사진들을 확보하였고, 시냅스 분석을 진행하고 있습니다. 이 과정에서 AI의 도움도 청하고 있습니다.
- 닉테이션을 하는 발생단계인 다우어 단계에서의 신경계 전체 연결도 (커넥톰) 분석 연구
- 다우어커넥톰이 의미하는 생물학적 발생학적 의미 규명
- 커넥톰과 신경질환 연관 연구
다우어의 발생과 생리적 특성에 대한 연구
다우어는 커넥톰 뿐 아니라 다양한 구조적 생리적 차이를 나타냅니다. 일반적인 성체는 길어야 3주 정도 사는데 다우어는 6개월까지 아무것도 먹지 않고 견딜 수 있습니다. 이런 변화 중에서 본 연구실에서는 다우어 분화 초기에 작동하는 유전자와 다우어 신경 특성의 변화에 주목하여 연구하고 있습니다.
- 돌연변이가 생기면 다우어가 되면서 모두 죽어 버리는 표현형질을 나타내는 새로운 유전자 daf-42에 대한 기전 연구
- 다우어는 특이하게 acetylcholine에 아주 민감하게 반응함을 발견하고 그 형질이 사라진 새로운 돌연변이 발굴 및 기전 연구