[바이오토픽] 2021 브레이크스루상(Breakthrough Prize) 발표
생명과학 / Bio통신원
양병찬 (2020-09-11)

생물학자 캐서린 듀락은 "생쥐의 뉴런에 발현된 갈란틴(galantin)이라는 단백질이 「양육행동의 점멸스위치(on-off switch)」"라는 사실을 발견한 공로로 2021 브레이크스루 생명과학상(本賞) 4개 중 하나를 수상했다. 다른 본상은 수학에 하나, 물리학에 두 개가 수여되었다.
 

Julia Milner and Yuri Milner founded the Breakthrough Prizes

Julia Milner and Yuri Milner founded the Breakthrough Prizes / ⓒ Fobes


하버드 대학교의 분자생물학자인 캐서린 듀락은 암수 생쥐 모두의 뇌에서 「좋은 양육행동(good parenting)의 점멸 스위치」를 발견한 공로로, 미화 300만 달러의 상금이 딸린 올해 「브레이크스루상(Breakthrough prizes)」의 수상자 중 한 명으로 결정되었다. 브레이크스루상으로 말할 것 같으면 「세상에서 가장 짭짤한 과학 및 수학상(the most lucrative awards in science and mathematics)」으로 알려져 있다. 10월 10일, 세 개의 다른 생명과학상, 두 개의 물리학상, 그리고 한 개의 수학상—이상(以上)은 본상(本賞)임—이 수많은 장려상과 함께 발표되었다.

"캐서린 듀락은 행동과학 분야를 완전히 뒤바꾼, 경이로운 연구를 수행했다"고 스탠퍼드 대학교 캘리포니아 캠퍼스의 로렌 오코넬(생물학)은 말했다. 듀락이 이끄는 연구팀은 "암수 생쥐의 뇌가 양육행동과 관련된 동일한 신경회로망을 갖고 있지만, 성별로 다르게 촉발될 뿐"(참고 1)이라는 설(說)을 뒷받침하는 증거를 최초로 제시했다. "그것은 '암컷과 수컷의 뇌는 다르게 조직되었다'는 수십 년 동안의 도그마를 박살냈다"고 오코넬은 덧붙였다.

듀락은 이번 상을 받는다는 소식을 듣고 소스라치게 놀랐다고 한다. "나의 뇌는 얼어붙었고, 잠시 후 갈기갈기 찢어지기 시작했어요"라고 그녀는 말했다. 그녀는 자신의 이론을 인정받느라 오랫동안 흙길을 걸어 왔다. 왜냐하면 다른 연구자들이 처음에는 그녀의 연구결과에 회의감을 표시했기 때문이다. 그녀는 1990년대에 생쥐에게서 페로몬 수용체(pheromone receptor)를 분리했는데(참고 2), 그것은 성특이적 사회행동(sex-specific social behaviour)을 관장하는 것이었다. 숫총각 생쥐는 통상적으로 다른 수컷들을 공격하며 새끼들을 죽인다. 그러나 듀락의 연구에 따르면, 그들은 페로몬 수용체가 폐쇄될 때 암수를 가리지 않고 짝짓기를 시도했으며, 심지어 새끼들을 돌보았다. 그와 대조적으로 페로몬 수용체가 차단된 암컷들은 수컷의 등에 올라타려고 하는 게 아닌가!

그 배후에서 작동하는 신경메커니즘을 규명하기 위해, 듀락은 양육행동에 관여하는 뉴런에 발현된 갈란틴(galantin)이라는 단백질을 동정했다. 그리고 암컷의 뉴런을 파괴하니 양육행동을 중단했지만, 숫총각 생쥐의 뉴런을 활성화하자 부성애를 나타냈다. "그것은 마치 양육행동을 켜거나 끄는 스위치 같아요"라고 그녀는 말했다. "그건 상상을 초월해요." 다음으로, 그녀는 갈란틴 표지자(marker)를 이용해 양육행동에 필요한 동기부여적·호르몬적·행동적 변화와 관련된 특이적 회로망(specific circuitry)을 추적했다.

"그녀의 연구는 사람과 영장류 뇌의 유연성(flexibility)을 더 잘 이해하기 위한 토대를 쌓았다"고 오코넬은 말했다. "그리고 언젠가 산후우울증(post-partum depression)과 같은 장애를 치료하는 데 기여할 수 있을 것이다."
 

Catherine Dulac showed that the protein galanin role is expressed in mouse neurons which acted as "an on-off switch" for parental behaviour.


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그 밖의 수지맞은 생명과학자들

다른 세 개의 '300만 달러짜리 생명과학상(本賞)'도 발표되었다. 워싱턴 대학교 시애틀 캠퍼스의 데이비드 베이커는 치료용 합성단백질을 설계하는 로제타 소프트웨어(Rosetta software; 참고 3)를 발견한 공로를 인정받았다. 그의 폴드잇(FoldIt) 게임은 최적의 단백질 형태(optimal protein configuration)를 발견하기 위해 25만 명 이상의 시민과학자(citizen scientist)들을 등록했다. 그가 이끄는 연구팀은 공교롭게도 바로 어제 《Science》에 발표한 논문(참고 4)에서,  SARS-CoV-2의 '인간세포 내 침입 능력'을 차단할 수 있는 단백질을 소개했다.

홍콩 중문대학교 샤틴 캠퍼스(香港中文大学沙田分校)의 데니스 로는 엄마의 핏속에 존재하는 태아의 DNA(fetal DNA)를 발견한 공로(참고 5)를 인정받았다. 이는 다운증후군 등의 장애를 진단하기 위한, 안전한 비침습적 산전검사(non-invasive prenatal test)의 개발에 기여했다.

마지막으로, 미국국립보건원(NIH)과 국립신경장애 및 뇌졸중연구소(National Institute of Neurological Disorders and Stroke)의 리처드 J. 율은 두 개의 단백질이 파킨슨병의 발병과정에서 수행하는 역할을 규명함으로써 새로운 치료법의 길을 연 공로를 인정받았다.

길들여진 무작위성(randomness tamed)

브레이크스루 수학상은 임페리얼칼리지런던(ICL)의 마틴 헤어러에게 돌아갔다. 그는 확률편미분방정식(stochastic partial differential equation)—무작위성의 영향을 고려할 때 복잡계가 어떻게 진화하는지를 계산하는 데 사용되는 일련의 방정식들—을 연구한 공로를 인정받았다.

2011년, 헤어러는 까다로운 확률편미분방정식 하나—물론 다른 것도 많다—를 풀었는데, 그것은 '물방울 하나가 냅킨의 표면에서 어떻게 확산되어 나가는지'를 기술한 방정식이다. 그 후, 그는 무려 180페이지짜리 논문을 통해(참고 6) "비슷한 개념을 이용해 그런 유형의 방정식들을 모조리 풀 수 있다"는 사실을 증명했다. 영국 옥스퍼드 대학교의 수학자 테리 리용은 헤어러의 수상(受賞)을 축하하며, "헤어러가 그 논문을 발표하기 전, 수학자와 물리학자들은 다른 접근방법을 이용해 그런 방정식들을 열심히 풀었지만, 그것들이 하나의 방법론에 의해 통합되리라고 미처 생각하지 못했다"고 말했다. "그는 세상의 중요한 측면을 정밀한 수학적 언어로 그려냈다." 2014년 헤어러는 수학자들이 가장 탐내는 필즈상(참고 7)을 수상했다.
 

Martin Hairer transformed the field of stochastic partial differential equations.


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브레이크스루 기초물리학상은 워싱턴 대학교의 에릭 아델버거, 옌스 그룬틀라흐, 블레인 헤켈에게 돌아갔다. 그들은 초정밀 진자실험(ultra-precise pendulum experiment)을 통해(참고 8) 뉴턴의 중력법칙이 지금도—심지어 52㎛ 스케일까지—성립한다는 사실을 증명했다. 그리고 기초물리학 특별상은, 평생 동안 이론물리학에 매진한 UT 오스틴의 스티븐 와인버그(참고 9)에게 돌아갔다. 와인버그는 전자기력(electromagnetic force)을 (방사능을 지배하는) 약한 핵력(weak nuclear force)과 통합하는 틀을 개발한 물리학자 중 하나다.

브레이크스루상은 2012년 러시아계 이스라엘인 억만장자 유리 밀너에 의해 제정되었으며(참고 10), 지금은 밀너와 다른 인터넷 기업가들(텐센트 홀딩스의 마화텅 회장, 구글 공동창업자 세르게이 브린, 페이스북 CEO 마크 저커버그와 아내 프리실라 챈, 23&Me의 공동창업자 앤 워치츠키)의 재정적 후원을 받고 있다. 이번 상의 시상식은 2021년 3월 21로 연기되었다, 다 알다시피 그놈의 코로나바이러스 팬데믹 때문에.

※ 참고문헌
1. https://doi.org/10.1038%2Fs41586-018-0027-0
2. https://www.nature.com/articles/448630b
3. https://www.nature.com/news/proteins-made-to-order-1.11767
4. https://doi.org/10.1126%2Fscience.abd9909
5. https://www.nature.com/news/secrets-of-life-in-a-spoonful-of-blood-1.21430
6. https://doi.org/10.1007%2Fs00222-014-0505-4
7. https://www.nature.com/news/iranian-is-first-woman-to-nab-highest-prize-in-maths-1.15686
8. https://doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.124.101101
9. https://www.nature.com/articles/426389a

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-020-02586-w

 

그리고 잘 지내시나요, 올리버 색스 박사님?

정보출처: BRIC 바이오통신원
<본 기사는 기관에서 작성된 보도자료 또는 개인에 의해 작성 되었습니다.>
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