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지스트, 난자형성 일주기 리듬 메커니즘 규명
소마토스타틴계 신경내분비 생체시계가 난자형성 일주기 리듬 유도... 
김영준 교수팀, 미국국립과학원회보(PNAS)에 논문 게재
□ 지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 생명과학부 김영준 교수팀이 뇌 생체
시계가 방출하는 소마토스타틴계 신경펩타이드*가 난자형성** 일주기 리듬
을 생성하는 메커니즘을 규명하였다.
   신경펩타이드(Neuropeptide) : 신경단백질은 뉴런이 서로 통신하기 위해 이용하는 
비교적 작은 크기의 단백질들을 일컫는다. 신경단백질은 음식물 섭취, 신진 대사, 
생식, 사회적 행동, 학습 및 기억과 수면을 망라한 광범위한 뇌 기능에 관여한다
고 알려져 있다.
  ** 난자형성(oogenesis) : 암컷 난소의 생식 줄기세포부터 성숙한 알을 생성하는 과
정으로, 노랑초파리 알의 생성은 14 단계의 과정으로 구분된다. 노랑초파리의 주
요 생식호르몬인 유약 호르몬은 단계7의 난자가 난황 축적을 시작하는 단계8의 
난자로 성숙하도록 허용해 난자형성을 유도한다.  
 ∘ 연구팀은 신경 세포 활성 조절 기술과 유전자 발현 조작 기술을 적용
하여 노랑초파리 뇌에 존재하는 약 10만개의 신경세포 중 6쌍의 생체
시계 신경(후방등쪽신경*)이 뇌간 영역에 위치한 인슐린 성장호르몬 분
비 세포의 활성을 주기적으로 억제하고, 이를 통해 난자 형성을 촉진하
는 생식호르몬인 유약호르몬(Juvenile hormone, JH) 분비 리듬을 생성
해 난자형성 일주기 리듬을 만들고 있음을 발견했다.
지스트(광주과학기술원) 보도자료
http://www.gist.ac.kr 
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배포일
2021.02.09.(화)
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홍보팀 조동선 팀장
062-715-2061
홍보팀 이나영 선임행정원
062-715-2062
자료 문의
생명과학부 김영준 교수
062-715-2492
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  * 후방등쪽신경(posterior dorsal neuron 1, DN1p) : 노랑초파리 뇌에서 보고된 150개
의 생체시계신경망의 일부로 아침에 활성이 증가하는 M-신경의 영향으로 높은 아
침 활성을 가지고 있다. 이전 연구에서 이 신경이 온도 및 빛의 영향을 받아 일주
기 행동 리듬 변화를 유도하는 것이 보고되었다. 이번 연구에서는 해당 신경이 난
자형성 리듬을 결정하는데 필수적인 생체시계임을 규명하였다.   
□ 동물들은 성공적인 생식을 위해 번식기를 최적화하도록 진화하여 대형 
포유류는 6개월 이상의 임신기간을 갖고 가을에 번식하여 봄에 출산하
고, 임신 기간이 짧은 소형 포유류와 조류는 주로 봄에 번식하여 여름
에 출산한다. 동물의 생체시계는 계절에 따른 낮밤 길이 변화를 감지하
여 번식기를 결정하는데 중요한 기능을 할 것으로 추정되지만 암컷 번
식기를 결정하는 메커니즘은 알려지지 않았다.
 ∘ 노랑초파리는 생체시계 연구의 중요한 모델 동물로, 노랑초파리에서 생체시
계 유전자인 피어리어드(PERIOD)를 분리한 연구자들이 2017년 노벨생리의학
상을 수상하기도 했다. 노랑초파리 뇌에는 생체시계 기능을 수행하는 약 
150개의 신경이 있어 노랑초파리의 행동 주기와 함께 호르몬 분비 리
듬 등 다양한 생리작용의 일주기 리듬을 생성한다. 그러나 뇌 생체시
계가 어떻게 번식기 형성에 중요한 난자형성 주기를 생성하는지는 밝
혀진 바 없다. 
□ 연구팀은 DN1p 생체시계 신경이 주기적으로 방출하는 소마토스타틴계 
신경펩타이드인 알라토스타틴-C*가 인슐린 성장호르몬 세포의 분비 활
성을 억제한다는 것을 최초로 발견했다. 
   소마토스타틴(Somatostatin)/ 알라토스타틴-C(Allatostatin-C) : 신경단백질의 일종
으로서 무척추동물 뿐 아니라 척추동물에서도 발견되는 등 진화적 보존도가 높
다. 척추동물에서는 성장호르몬 생성 및 분비를 억제하는 역할로 처음 보고되었
고, 생식호르몬의 분비를 조절하는 생식샘자극호르몬분비호르몬의 분비를 억제한
다고 알려져 있다.
  알라토스타틴-C는 포유류를 포함한 척추동물에서 생식호르몬의 분비를 
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조절하는 생식샘 자극 호르몬 분비 호르몬(Gonadotropin-releaseing 
hormone)의 분비를 억제한다고 알려진 소마토스타틴과 상동체로, 척추
동물에서도 생체시계가 방출하는 소마토스타틴이 생식호르몬의 분비 
활성의 일주기를 생성할 것이라는 가설을 제시한다.
□ 김영준 교수는 “이번 연구에서 최초로 발견한 알라토스타틴-C 방출 생
체시계 신경과 생식호르몬 분비 및 난자형성 리듬과의 인과 관계는 아
직 미지의 영역인 척추동물의 번식기를 결정하는 신경과 분자 메커니
즘을 밝히는데 중요한 통찰을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.  
□ 본 연구는 지스트가 지원하는 생명의과학융합연구소사업, 한국연구재단
이 지원하는 중견연구자지원사업, 한국초파리연구자원은행사업(Korea 
Drosophila Resource Center)의 지원을 받아 수행하였으며, 연구 성과는 
자연과학 분야 세계적 권위지인 미국국립과학원회보(PNAS)에 2021년 1
월 26일자 온라인으로 게재되었다.   <끝>
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논문의 주요 내용
1. 논문명, 저자정보 
 - 저널명 : PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United 
States of America) ※ 세계 최고 권위의 미국국립과학원 회보(2019년 Impact 
Factor : 9.412)
 - 논문명 : The neuropeptide allatostatin C from clock-associated DN1p 
neurons generates the circadian rhythm for oogenesis
 - 저자 정보 : 김영준 (교신저자, 지스트 생명과학부 교수), Chen Zhang (제1저자, 
지스트 생명과학부 박사과정 연구원)
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그 림 설 명
        
  
[그림1] 노랑초파리 난자형성의 일주기를 생성하는 신경내분비 생체시계 규명
인슐린 성장호르몬 분비세포 (보라색)는 인슐린 신호를 통해 인두체에서 유약호르몬 
(곤충 생식호르몬의 한 종류)의 분비를 유도, 난소의 난자형성을 촉진함. 생체시계 신
경인 후방등쪽신경 DN1p이 알라토스타틴-C (AstC; 녹색)를 주기적으로 방출하면, 이는 
인슐린 성장호르몬을 통한 유약호르몬 분비의 주기적 변화를 유도해 난자 형성 일주기
를 생성함.