(A) 초파리 암컷이 교미 후 정자를 저장․방출하는 과정을 그린 그림. 교미를 통해 암컷에게 전달된 정자와 정액은 먼저 자궁에 보관되고, 정자들은 정자저장기관인 seminal receptacle과 한 쌍의 spermathecae로 이동해 저장된 후 난자와 수정을 하게 된다. 저장하고 나머지 필요 없는 정자들은 교미 후 약 1~6시간 사이에 배출된다.
(B) 초파리 암컷의 정자 방출 행동을 공초점현미경으로 촬영한 실제 사진. 형광단백질로 염색한 정자(녹색)들이 자궁에 보관되어 있다가 시간이 지남에 따라 정자저장기관으로 이동함을 보여준다.

  o 연구팀은 초파리의 정자 방출 행동(sperm ejection)*을 조절하는 신경계의 신호전달과정을 알기 위해 신경전달물질 중 Dh44를 포함한 신경펩타이드 45종의 생성을 억제한 초파리 암컷을 대상으로 교미 후 정자를 방출하기까지 걸리는 시간을 확인했다.

* 정자 방출 행동: 초파리 암컷은 수컷과의 교미 후 수정을 위한 정자를 저장하는 과정에서 저장기관에 저장하고 남은 정자, 또는 원치 않는 상대의 정자를 체외로 방출하는 행동을 보인다.

  o 그 결과, Dh44를 억제한 초파리 암컷들은 교미 후 10분 이내에 정자를 모두 방출하고 저장된 정자의 수 또한 감소했다. 반면 나머지 44종의 신경펩타이드를 억제한 초파리들은 정상 초파리와 마찬가지로 정자 저장 후 방출하기까지 약 1~6시간이 걸렸다.

(그림 2) 신경전달물질 Dh44를 억제한 암컷 초파리의 생식행동 변화

(A) 정상적인 초파리 혹은 Dh44 이외의 다른 신경펩타이드(신경전달물질)의 생성을 억제한 초파리는 정자를 교미 후 1시간 이상 자궁 내에 가지고 있으면서 정자저장기관에 저장한다(대조군1~2). 반면 Dh44의 생성을 억제한 초파리(실험군)는 자궁으로 정자를 받아들이는 것에는 문제가 없으나 교미 1시간 후(아랫줄 맨 오른쪽 그림)에는 자궁에 남아있거나 정자저장기관에 저장된 정자를 발견할 수 없다.

  o 또한 Dh44를 억제한 암컷의 경우 교미 후 낳은 알의 수가 정상 초파리와 비교해 30% 이하로 감소했다. 이를 통해 Dh44가 정자 방출 행동을 조절함으로써 생식 행동에 영향을 주고 있음을 확인하였다.

□ 김영준 교수는 “이번 연구는 사람이 스트레스를 받을 때 나오는 호르몬과 유사한 초파리의 신경전달물질이 초파리의 생식 행동에 영향을 미치고 있다는 사실을 밝혀낸 것”이라며

“스트레스를 받은 사람의 신경 반응과 불임 등 생식 관련 질환의 연관성을 연구하는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.        <끝>

(그림 3) 교미 후 정자 배출 행동을 하는 암컷 초파리의 신경 신호전달 과정

Dh44의 생성을 억제한 경우 교미 후 정자를 자궁 내에 보관하는 시간이 정상 초파리에 비해 짧아진다. 그 결과 정자저장기관에 저장된 정자의 수가 감소하고 교미 후 낳는 수정된 알의 수가 30% 이하로 감소한다.

홍보기금팀