가바

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가바

[ GABA ]

가바는 중추신경계에 존재하는 대표적인 억제성 신경전달물질(Inhibitory neurotransmitter)이다.

가바는 글루탐산(Glutamate)으로부터 합성되는 대표적 억제성 신경전달물질로서 억제성 신경세포(Inhibitory neuron)의 시냅스전(Presynapse)으로부터 방출되어 시냅스후 신경세포(Postsynaptic neuron)의 표면에 위치한 가바 수용체(GABA receptor)에 결합한다. 가바와 결합한 가바 수용체는 신경세포의 흥분성(Excitability)을 억제한다.

목차

  1. 1.가바의 합성 및 구조
  2. 2.가바의 기능
  3. 3.가바와 정신질환의 관련성
  4. 4.관련용어
  5. 5.참고문헌

가바의 합성 및 구조

가바는 억제성 신경세포 신경말단(Nerve terminal) 시냅스전 내부에서 글루탐산으로부터 합성된다. 글루탐산 탈카르복실효소(Glutamic acid decarboxylase, GAD)는 글루탐산에서 카르복실기(Carboxyl group)를 제거하여 가바를 만든다. 분자구조 상 가바는 아미노산(Amino acid)의 일종이나, 단백질의 합성에는 사용되지 않는다. 가바는 가바 아미노기전달효소(GABA transaminase)에 의해 다시 글루탐산으로 변환 될 수 있다.

그림 1. 시냅스에서의 가바의 합성 및 방출. 가바는 억제성 신경세포 시냅스전 내부에서 글루탐산 탈카르복실효소에 의해 글루탐산으로부터 합성되어 시냅스 소포 안에 보관된다. 시냅스틈으로 방출된 가바는 시냅스후 표면에 위치한 A형 또는 B형 가바 수용체에 결합하여 수용체의 기능을 활성화 시킨다. (그림에는 A형 가바 수용체만 표시되어 있음)

가바의 기능

억제성 신경세포 시냅스전에서 합성된 가바는 시냅스 소포(Synaptic vesicle)에 보관되다가 시냅스틈(synaptic cleft)으로 방출된다. 방출된 가바는 시냅스후 표면에 위치한 가바 수용체와 결합하여 수용체를 활성화 시킨다.

가바 수용체는 크게 A형 수용체(GABAA receptor)와 B형 수용체(GABAB receptor)로 나누어지며, A형 가바 수용체는 리간드 개폐성 이온통로(Ligand-gated ion channel)로서 가바가 결합하면 염화 이온(Chloride ion)을 통과시킨다. 발달한 뇌에서는 신경세포 밖의 염화 이온 농도가 안보다 높기 때문에, A형 가바 수용체가 열리면 염화 이온이 신경세포 안으로 들어오고, 이는 신경세포의 과분극(Hyperpolarization)을 유발한다. 과분극 현상은 신경세포의 흥분성을 억제하여 활동전위(Action potential)의 발생을 저해한다. B형 가바 수용체는 대사향성 수용체(Metabotropic receptor) 또는 G단백질연관 수용체(G protein-coupled receptor)로서 가바와 결합하였을 때 직접 이온통로로 작용하지 않는 대신, G단백질 신호전달을 통해 칼륨 이온통로 등의 다양한 이온통로를 간접적으로 조절함으로써 신경세포의 흥분성을 억제하여 활동전위의 발생을 저해한다.

가바와 정신질환의 관련성

억제성 신경전달물질인 가바는 신경세포의 전체적인 흥분성을 조절함으로써 뇌의 정상적인 기능에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 조현병(Schizophrenia), 양극성장애(Bipolar disorder), 자폐증(Autism spectrum disorder) 등 다양한 정신질환 환자의 사후(Postmortem) 뇌조직에서는 가바의 합성에 관여하는 글루탐산 탈카르복실효소의 발현이 정상인에 비해 감소한 것이 보고되었다. 또한, 글루탐산 탈카르복실효소의 발현을 줄인 유전자 변형 생쥐모델(Transgenic mouse model)의 경우 정신질환 환자와 유사한 여러가지 행동학적 증상이 관찰된다.

글루탐산 탈카르복실효소의 발현이 줄어들면, 뇌 안의 가바 양이 줄어들고, 이는 억제성 시냅스의 활성저하를 유발한다. 정상적인 억제가 되지 않는 신경세포는 반대로 흥분성이 지나치게 증가하고, 이는 궁극적으로 비정상적인 신경세포 활동으로 이어짐을 예측할 수 있다. 신경생물학 분야에서, 신경세포의 흥분성과 억제성의 불균형(Excitatory-inhibitory imbalance)은 신경정신질환의 중요한 기전으로 인식되고 있다.

관련용어

신경전달물질(Neurotransmitter), 억제성 시냅스(Inhibitory synapse), 억제성 신경세포(Inhibitory neuron), 가바 수용체(GABA receptor), 글루탐산 탈카르복실효소(Glutamic acid decarboxylase, GAD)

참고문헌

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