세포가 익숙해지는 방법

개는 명령에 따라 앉는 법을 배우고, 사람은 책을 읽을 때 세탁기의 윙윙거리는 소리를 듣고 결국 무시합니다... 학습하고 적응하는 능력은 진화와 실제로 생존에 핵심적입니다.

습관화 -- 적응의 덜 매력적인 형제 -- 는 반복적인 노출 후 자극에 대한 반응이 약해지는 것을 포함합니다. 한 잔으로 달성했던 것과 같은 수준의 집중력을 유지하기 위해 세 번째 에스프레소가 필요하다는 것을 생각해보세요.

얼마 전까지만 해도 습관화(단순한 학습 형태)는 뇌와 신경계를 가진 벌레, 곤충, 새, 포유류 등 복잡한 유기체의 전유물로 여겨졌습니다.

하지만 Current Biology 에 11월 19일에 발표된 새로운 연구에서는 섬모충류와 아메바와 같은 아주 작은 단세포 생물과 우리 몸의 세포조차도 뇌가 있는 보다 복잡한 유기체에서 보이는 것과 유사한 습관성을 보일 수 있다는 설득력 있는 증거를 제시합니다.

하버드 의대와 바르셀로나의 유전체 조절 센터(CRG)의 과학자들이 주도한 이 연구에 따르면 단일 세포가 현재 알려진 것보다 훨씬 더 복잡한 행동을 할 수 있다고 합니다.

"이 발견은 우리에게 흥미로운 새로운 미스터리를 열어줍니다. 뇌가 없는 세포가 어떻게 그렇게 복잡한 것을 관리할 수 있을까요?" HMS의 Blavatnik 연구소에서 시스템 생물학 조교수로 연구의 수석 저자인 Jeremy Gunawardena가 말했습니다. 그는 자신의 연구실에서 박사후 연구원으로 일했고 현재 CRG에서 시스템 및 합성 생물학 연구 그룹을 이끌고 있는 Rosa Martinez Corral과 공동으로 연구를 이끌었습니다.

결과는 이 주제에 대한 작지만 증가하는 연구 자료에 추가됩니다. Gunawardena가 이끈 이전 연구에서는 단세포 섬모충류가 불쾌한 자극에 직면한 동물에서 관찰되는 행동과 다르지 않은 회피 행동을 보였다는 것을 발견했습니다.

연구자들이 발견한 것

과학자들은 실험실 접시에서 세포를 연구하는 대신, 고급 컴퓨터 모델링을 사용하여 섬모충류와 포유류 세포 내부의 분자 네트워크가 다양한 자극 패턴에 어떻게 반응하는지 분석했습니다. 그들은 동물 뇌에 존재하는 습관화의 특징을 보이는 네 가지 네트워크를 발견했습니다.

이러한 네트워크는 공통적인 특징을 공유했습니다. 각 분자 네트워크는 환경에서 학습한 정보를 포착하는 두 가지 형태의 "기억" 저장소를 가지고 있었습니다. 연구자들은 한 기억이 다른 기억보다 훨씬 빨리 쇠퇴했다고 지적했습니다. 이는 습관화에 필요한 기억 상실의 한 형태였습니다. 이 발견은 단일 세포가 서로 다른 시간 범위에 걸쳐 정보를 처리하고 기억한다는 것을 시사합니다.

의미

연구자들은 단일 세포에서 습관화를 연구하면 일반적으로 학습이 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 촉진하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다. 이 발견은 또한 겸손한 단일 세포 생물을 새롭고 더 유혹적인 빛으로 비춰줍니다. 그들은 단순히 미세한 몸에 포장된 분자 기계가 아니라 학습할 수 있는 작용체이기도 합니다.

하지만 더욱 실제적인 적용은 어떨까요?

연구자들은 이것이 현재로서는 순전히 추측에 불과하다고 경고합니다. 그러나 한 가지 대담한 아이디어는 습관화의 개념을 암과 면역의 관계에 적용하는 것입니다.

종양은 면역 감시를 잘 피하는 것으로 악명 높은데, 면역 세포가 종양을 무고한 방관자로 여기도록 속이기 때문입니다. 다시 말해, 암을 인식하는 면역 세포는 어떻게든 암 세포의 존재에 익숙해질 수 있습니다. 즉, 면역 세포는 자극에 익숙해져서 더 이상 반응하지 않습니다.

"그것은 망상과 비슷합니다. 이러한 거짓 인식이 면역 세포에 어떻게 인코딩되는지 알았다면, 면역 세포가 환경을 올바르게 인식하고 종양이 악성으로 보이게 되어 작동하도록 재설계할 수 있을 것입니다." Gunawardena가 말했습니다.

"지금은 환상일 뿐이지만, 앞으로 탐구하고 싶은 방향이에요."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241119132429.htm