신경전달물질 수송체

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신경전달물질 수송체

[ Neurotransmitter transporter ]

신경전달물질 수송체는 신경세포 시냅스(Synapse)의 시냅스전(Presynapse)에서 시냅스 틈(Synaptic cleft)으로 방출된 신경전달물질을 다시 시냅스전 내부 또는 시냅스 소포(Synaptic vesicle) 내부로 수송하여 재순환(Recycling) 될 수 있도록 하는 막 단백질(Membrane protein)을 의미한다.

목차

  1. 1.시냅스 신경전달물질 재순환
  2. 2.신경전달물질 수송체와 약물
  3. 3.관련용어
  4. 4.참고문헌

시냅스 신경전달물질 재순환

신경세포 간에 정보가 전달되는 장소인 시냅스는 정보의 전달 방식에 따라 크게 전기시냅스(Electrical synapse)와 화학시냅스(Chemical synapse)로 구분된다. 화학시냅스에서는 정보를 주는 신경세포 말단까지 전기적신호가 전달되면 이것이 화학적신호로 변환된다. 구체적으로, 전기적신호인 활동전위(Action potential)가 신경세포 말단에 도달하여 화학적신호인 신경전달물질이 분비되도록 한다. 신경전달물질은 시냅스전과 시냅스후 사이의 시냅스 틈으로 방출되며, 시냅스후 표면에 위치한 신경전달물질 수용체에 결합하여 이온채널이 열리도록 함으로써 다시 전기적 신호를 생성한다.

시냅스 틈으로 방출된 신경전달물질은 시냅스전 내부로 재흡수(Reuptake)되어 재순환되는데, 이 과정은 두 단계로 일어난다. 첫째로, 시냅스 틈에 존재하는 신경전달물질을 시냅스전 내부로 들여와야하며, 둘째로, 시냅스전 내부로 들어온 신경전달물질을 시냅스 소포 안으로 들여보내야한다. 이러한 두 과정에 관여하는 단백질을 신경전달물질 수송체라 부르며, 각각 신경세포 막 수송체(Neuronal membrane transporter)와 소포상 수송체(Vesicular transporter)라 부른다.

신경전달물질 수송체는 신경전달물질을 좁은 공간에 농축시키는 역할을 하므로 그만큼의 에너지를 소모하게된다. 이러한 에너지는 ATP를 직접 사용하는대신 세포막을 두고 형성된 이온 농도 기울기(Ion concentration gradient)를 활용함으로써 얻게된다. 구체적으로, 신경세포 막 수송체의 경우 공수송(Cotransport) 기전으로 작동하며, 신경세포 외부에 높은 농도로 존재하는 나트륨 이온(Na+)을 시냅스전으로 함께 들여오면서 그 에너지를 활용한다. 반면, 소포상 수송체는 역수송(Countertransport) 기전으로 작동하며, 시냅스 소포 내부에 높은 농도로 존재하는 양성자 이온(H+)을 시냅스 소포 외부로 배출하면서 그 에너지를 활용한다. 이온 농도 기울기는 ATP를 활용하는 다른 종류의 단백질에 의해서 형성된다. 예를 들어, 시냅스 소포 내부에 양성자 이온을 높은 농도로 유지하기 위해서는 Vacuolar-type H+-ATPase (V-ATPase)라는 막 단백질이 ATP를 활용하여 양성자를 시냅스 소포 내부로 들여온다.

그림 1. 시냅스 신경전달물질 재순환 과정에서 신경전달물질 수송체의 작용. 시냅스전 내부로 들여오는 신경세포 막 수송체와 시냅스 소포 내부로 들여오는 소포상 수송체가 존재하며, 각각 공수송과 역수송 기전으로 작용한다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

신경전달물질 수송체는 각각의 신경전달물질에 따라 서로 다른 단백질로 존재한다. 예를 들어, 글루탐산(Glutamate) 신경전달물질의 경우, 신경세포 막 수송체로 Excitatory amino acid transporter 1-5 (EAAT1-5), 소포상 수송체로 Vesicular glutamate transporter 1-3 (VGLUT1-3) 단백질들이 기능하며, 가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 신경전달물질의 경우, 신경세포 막 수송체로 GABA transporter type 1-3 (GAT1-3), 소포상 수송체로 Vesicular GABA transporter (VGAT) 단백질들이 기능한다.

신경전달물질 수송체와 약물

신경전달물질 수송체는 다양한 약물의 타겟이다. 대표적으로, 도파민(Dopamine) 신경전달물질 수송체는 암페타민(Amphetamine)과 코카인(Cocaine) 약물에 의해 기능적 영향을 받는다. 이는 결국 뇌 안의 도파민 농도를 변화시키며, 궁극적으로 감정 및 행동 변화를 유발한다. 또한, 신경전달물질 수송체의 유전적 변이(Genetic variant)와 신경정신질환 발병과의 관련성도 보고되고 있다.

관련용어

시냅스(Synapse), 화학시냅스(Chemical synapse), 시냅스전(Presynapse), 시냅스 틈(Synaptic cleft), 시냅스 소포(Synaptic vesicle), 공수송(Cotransport), 역수송(Countertransport)

참고문헌

1. Neuroscience : exploring the brain (Bear, Connors, Paradiso저, 4판, Wolters Kluwer).