이화여자대학교 생명과학과 행동신경생리 연구실
□ 연구책임자 및 구성원
교수(연구책임자): 오양균
- 이메일: yangkyun@ewha.ac.kr
- 홈페이지: https://boss3524.wixsite.com/ohlab
- 주요 약력
(2022~) 이화여자대학교 생명과학과 조교수, 부교수
(2015~2022) NYU Grossman School of Medicine Post-doc
(2013) KAIST(한국과학기술원) 생명과학과 박사
연구원: 박사과정(박지현), 통합과정(이가빈), 석사과정(이지연), 석사 후 연구원(권주경, 홍계현), 학부연구생(송다은)
□ 연구실 개요
1) 연구책임자 소개
오양균 교수는 이화여자대학교 생명과학과 부교수로, 초파리(Drosophila melanogaster)를 모델로 하여 섭식, 성장 및 대사와 이를 조절하는 신경과학적 원리를 연구하고 있음. 특히 섭취 후 영양분 감지 기전 연구의 전문가로서, 포도당을 감지하는 신경세포를 규명한 바 있음. 현재는 장 호르몬 수용체를 발현하는 미주신경에 주목하여, 장 내분비 신호와 뇌 신경회로, 그리고 이에 따른 행동 변화를 하나의 축으로 연결하는 연구에 주력하고 있음. 최근 기초과학연구원(IBS) 서성배 교수, 서울대학교 이원재 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 필수아미노산 결핍 시 장세포에서 분비되는 CNMa 펩타이드가 신경 경로와 호르몬 경로를 함께 이용해 뇌에 단백질 결핍 신호를 전달함을 규명하였으며, 이를 공동교신저자로 Science에 발표함. 이렇듯 활발한 연구 활동을 바탕으로 2026년 KSMCB Young Scientist Award 를 수상함.
2) 연구실 소개
이화여자대학교 생명과학과 행동신경생리 연구실(Behavioral Neurophysiology Lab)은 영양분 감지 뇌신경생물학 연구에서 출발, 현재는 미주신경을 매개로 한 뇌 중심 다장기 상호작용 연구를 주제로 폭 넓은 연구를 수행하고 있음. 동물은 장을 비롯해 순환계, 면역계에서 오는 신호를 뇌에서 통합하여 항상성을 유지하나, 혈중 신호의 뇌 전달은 뇌혈관장벽(BBB)에 의해 제한됨. 본 연구실은 신경계가 단순하고 유전학적 도구가 다양한 초파리를 활용, 특히 포유류 미주신경의 결절 신경절(nodose ganglion)과 기능적으로 대응하는 초파리 미주신경 (hypocerebral ganglion, HCG) 신경세포군을 중점적으로 탐구하며 기존에 알려지지 않았던 구체적 기전을 연구하고 있음. 현재 GAL4/UAS 시스템 기반의 세포 특이적 유전자 조작, in vivo 및 ex vivo 신경 활성 이미징, 무균(germ-free) 및 단일 균주 접종 모델, 행동 분석 등을 통합적으로 활용함으로써, 장 호르몬과 장내 공생균 신호가 뇌 신경회로를 거쳐 섭식, 수면, 성장과 대사, 면역 반응으로 이어지는 과정을 규명하고 있음. 또한 고해상도 초음파 영상장비(Vevo F2 LT)를 도입하여 초파리의 심장박동과 혈류를 측정하는 플랫폼을 구축하여 순환계까지 연구 범위를 확장하고자 함.
□ 주요 연구 내용
1) 장 호르몬 CNMa를 통한 필수아미노산 결핍 감지 및 섭식 선택 조절 연구
단백질 섭취가 부족한 동물은 필수아미노산이 풍부한 음식을 찾는 보상적 섭식 행동을 보이지만, 체내의 결핍을 감지하여 뇌에 전달하는 방식은 잘 알려지지 않았음. 2021년 Nature에 발표된 선행 연구에서 단백질 결핍 시 장세포(enterocyte)가 CNMa 펩타이드를 분비하여 필수아미노산 선호를 유도함이 보고되었으며, 본 연구실은 공동 연구를 통해 해당 신호가 뇌로 전달되는 경로를 규명함.
그 결과 CNMa 수용체를 발현하는 장 신경이 CNMa에 빠르게 반응하여 뇌로 신호를 전달하며, 장의 CNMa 생산을 더욱 촉진함을 밝힘(신경 경로, fast track). 동시에 혈림프를 통해 뇌에 도달한 CNMa는 서로 다른 G 단백질 신호를 통해 타원체(ellipsoid body)의 R3m 신경세포를 활성화하여 필수아미노산 선호를 유도하는 한편, 탄수화물 섭식을 조절하는 DH44 신경세포는 억제함(호르몬 경로, slow track) 또한 확인함. 나아가 장내 미생물이 없는 무균 초파리에서는 단백질 결핍 없이도 이 뇌 신경세포가 활성화되어, 영양 상태와 장내 미생물 신호가 같은 회로에서 통합됨을 제시함. 본 연구는 하나의 장 호르몬이 신경 경로와 호르몬 경로를 병행하여 빠르고 지속적인 섭식 반응을 형성함을 규명했다는 점에서 특히 의의를 가지며, 2026년 Science에 게재됨.
2) 장내 공생균-장 호르몬-미주신경 회로를 통한 성장 및 대사 조절 연구
동물의 성장과 대사는 장내 미생물 환경에 크게 영향을 받음. 그러나 장에서 감지된 미생물 정보가 어떠한 신경 경로를 통해 뇌의 성장·대사 조절 중추에 도달하는지는 명확히 알려지지 않았음. 본 연구실은 서울대학교 이원재 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 이 경로를 추적하여, 장 호르몬 수용체를 발현하는 새로운 미주신경 회로를 발견함(미발표 데이터). 장 내분비세포가 장내 미생물을 감지하여 장 호르몬을 분비하면, 초파리 미주신경이 이를 수용하고 중간 연결 미주 신경세포를 거쳐 뇌의 인슐린 생산세포(IPC)로 신호를 전달함. 이 회로는 유충기에는 성장을, 성체기에는 섭식과 대사를 조절하는 것으로 나타남.
본 연구는 장내 공생균에서 출발한 신호가 장 내분비계와 미주신경을 거쳐 뇌 신경회로, 그리고 성장·대사 및 섭식 행동으로 이어지는 전 과정을 세포 수준에서 규명함. 이는 장내 미생물이 뇌 기능에 영향을 미치는 신경학적 경로를 제시할 뿐만 아니라, 내분비 및 생리학적 신호가 행동으로 전환되는 과정을 보여주는 하나의 모델이라는 점에서 큰 의의를 가짐. 특히 단 4개의 특정 미주 신경세포가 다수의 장 호르몬 수용체를 함께 발현한다는 점에서, 소수의 미주신경 세포가 다양한 장 신호를 모아 뇌로 전달하는 허브 역할을 할 가능성을 제시함. 현재는 초파리 미주 신경절에 발현하는 다양한 호르몬 수용체, 모노아민 수용체 등을 세포 수준으로 규명하고, 이들의 뇌 연결 패턴을 현재 보고되어 있는 초파리 뇌 커넥톰 데이터베이스에 매칭하여 장 신호가 신경신호로 변환 된 후, 정확히 어떠한 신경회로를 통해 초파리의 섭식 및 대사 행동을 조절하는지를 규명하고자 함.
3) 미주신경을 중심으로 한 뇌-장-심혈관계-면역계 다장기 상호작용 연구
본 연구실은 2025년부터 한국연구재단의 ‘한우물파기 기초연구’ 과제를 수행하며 연구 범위를 다장기 상호작용으로 확장, 10개년 계획의 장기 연구를 진행 중에 있음. 현재 초파리에서 다음 세 가지 주제를 연구 중이며, 향후 이를 마우스 모델에서도 재현하는 것으로 계획하고 있음.
첫째, 장 호르몬과 장내 공생균이 생성하는 GABA 등의 대사체가 미주신경을 통해 수면과 섭식을 조절하는 기전을 연구 중임. 이때, 초파리 미주 신경세포를 수용체 발현과 연결성에 따라 기능적으로 분류하여 미주신경-뇌 연결 지도를 작성하고자 함.
둘째, 고해상도 초음파 영상으로 살아있는 초파리의 심장박동과 혈류를 장시간 측정하는 플랫폼을 확립하고, 영양 상태와 장내 미생물, 노화가 심혈관 기능 저하에 미치는 영향을 밝히고자 함. 허혈성 뇌졸중과 유사한 저산소 환경에서 심장박동, 활동량과 수면 행동을 조절하는 뇌-심혈관계 신경 경로의 규명도 함께 진행 중에 있음.
셋째, 병원균 감염이나 조직 손상 시 분비되는 장 호르몬과 활성산소(ROS) 관련 신호가 미주신경을 통해 뇌로 전달, 면역 및 행동 항상성을 조절하는 회로를 연구하고 있음.
□ 주요 논문성과 (5개 내외)
1. Boram Kim, Seongju Lee, Hyeyeon Bae, Shinhye Kim, Jong-Hoon Won, Dongwoo Kim, Byungkwon Jung, Makoto I. Kanai, Sung-Eun Yoon, Yangkyun Oh†, Won-Jae Lee†, and Greg S. B. Suh† (2026). Complex interplay of neuronal and hormonal gut-brain responses to essential amino acid deficit. Science, 392(6800), eadv3355. (†Corresponding Author)
2. Gahbien Lee, Jiyeon Lee, Greg S. B. Suh and Yangkyun Oh† (2025). Post ingestive systemic nutrient sensing for whole-body homeostasis. Molecules and Cells, 48(11), 100271. (†Corresponding Author)
3. Gahbien Lee, HeeJin Jang and Yangkyun Oh† (2023). The role of diuretic hormones (DHs) and their receptors in Drosophila. BMB reports, 56(4), 209. (†Corresponding Author)
4. Yangkyun Oh, Jason Sih-Yu Lai, Soohong Min, Huai-Wei Huang, Stephen D. Liberles, Hyung Don Ryoo, and Greg S.B. Suh (2021). Periphery signals generated by Piezo-mediated stomach stretch and Neuromedin-mediated glucose load regulate the Drosophila brain nutrient sensor. Neuron, 109(12), 1979-1995.
5. Yangkyun Oh, Jason Sih-Yu Lai, Holly J. Mills, Hediye Erdjument-Bromage, Benno Giammarinaro, Khalil Saadipour, Justin G. Wang, Farhan Abu, Thomas A. Neubert, and Greg S. B. Suh (2019). A glucose-sensing neuron pair regulates insulin and glucagon in Drosophila. Nature, 574(7779), 559-564.
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