수업후기
본 노트의 내용은
2017년 9월 3일 건국대 법학관 101호 대강의실에서 진행된
제9회 특별한 뇌과학 제 1강 (시냅스와 기억)의 내용을 녹취한 것입니다.
신경세포 시냅스 말단에서 일어나는 분자적 기전을 바탕으로 기억과 치매를 살펴본 이번 강의의 소주제별 내용입니다.
1. 핵심 키워드 : Activity dependence, NMDA & AMPA channel
2. 신경세포 수상돌기 말단의 막 채널 생성
3. 세포 내 칼슘농도 변화에 따른 spine 형태 변화
4. Protein trafficking, 막 채널 subunit 종류 및 다양성
5. 생체 조건별 spine 및 막 채널 subunit 구성비 변화
기억에서 가장 중요한 키워드는 Activity dependence와 coincidence detector로, 생명은 ‘다윈 진화’를 따르는 분자적 시스템임을 강조해 주셨습니다. 신경세포 수상돌기에서 이온채널이 만들어지고 막에 삽입되는 과정과, 세포내 칼슘농도 변화에 따른 세포 내 단백질과 이온채널간의 상호 작용기전을 단계별로 설명해 주셨습니다. 시냅스 말단에서 NMDA subunit인 NR2A/NR2B의 비율 증가가 해마의 장기기억과 밀접하게 연결되어 있다는 최근 이론도 소개해 주셨고, 결국 기억, 치매, 조현병이 모두 같은 현상이라는 설명도 덧붙이셨습니다.
주요 단백질의 명칭은 꼭 암기하라고 당부하셨고, 아미노산을 결정하는 RNA 코돈과 아미노산의 약자도 꼭 기억해 두라고 하셨습니다.
무엇보다 실제로 직접 적어보고, 반복해서 그려보는 것이 가장 빠른 학습법이라는 '핵심 tip' 꼭 챙기시기 바랍니다.
첨부 : 특별한 뇌과학-제1강. 시냅스와 기억
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박사님 강의를 듣고 느낀 점입니다. 정리해 주신 노트에 감사 드립니다.
생명 30억년의 역사는 세포의 능동적 작용입니다. 진핵세포가 다세포가 되면서 세포와 세포의 소통이필요하게 됩니다. 특히 외부 자극에 대한 조건에 충족하기 위해 외부 자극 중에 생명체에 필요한 것과 그렇지 않은 것을 구분해야했지요. 이것을 일종의 기억으로 보아야 합니다. 기억은 가상의 세계가 아닙니다.분명한 실체를 갖습니다. 세포의 이야기이니 분명 단백질 현상입니다.
신경세포는 단연코 활성전위를 만드는 세포입니다. 활성전위로 다른 신경세포와 소통합니다. 이 활성전위를만드는 장치는 이온에 의합니다. 이온이 전기를 띈 분자이기에 이온의 농도는 막에 의해 압력차를 형성하지요. 결국 전압차가 형성됩니다. 신경세포는 이온을 어떻게 받아 들일 것인가 혹은 세포 농도를 어떻게 유지 할것인가의 기로에 서게 됩니다. 소디움, 포타슘의 대변되는 전해질은 신장의 허락을 받습니다. 신경세포가 전해질을 원한것이 아니라 신장이 허락한 전해질의 농도로 신경세포는 전기를 만들어 냅니다.
신경세포끼리의 대화는 결국 전기를 만드는 이온의 채널을 더 만드느냐 아니냐로 결정됩니다. AMPA, NMDA로 대표되는 이온 채널은 결국 신경세포의 전기 신호를 결정합니다. 전기신호는 기억의 또 다른 모습이며, 전기를 만드는 실체는 이온채널입니다. 세포의 진화는 단백질을 통해 이온 채널을 바꾸는데 있습니다. 이를 가능하게 한 것이 칼슙입니다. 로돌프 이나스가 칼슘과 이온의 위험한 정사라고 표현할 정도로 세포에서 칼슘은 위험합니다. 칼슙을 붙들지 않으면 세포는 그대로 굳어 뼈가 됩니다. 이를 붙잡는 노력이 결국 AMPA 수용기를만들어 냅니다. Na 이온의 유입은 활동전위를 증가 시킵니다. 칼슘의 유입은 전기 신호에 의하고 칼슘은 칼슘을 붙들어 매는 여러 장치에 의해 이온 채널을 만듭니다. 신경세포는 전기를 만드는 장치이고, 전기는 이온에 의해 만들어지기 때문에 칼슘이 전기적 신호를 만드는 꼴이 됩니다. 일종의 기억의 생성입니다.
신경세포에서 이온 채널이 작동하기 위해서는 시냅스를 이용합니다. 오토랑케에 의해 발견된 시냅스는 신경전달물질의 이동을 가능하게 합니다. 그러나 이것 또한 실체를 필요로 합니다. 세포의 골격을 통해 어떤 모양을 만들지 못하면 신경세포는 반응하지 않지요; 여기에 PSD95와 같은 단백질 결합이 필요합니다.
글로벌 actin등의 단백질을 벽돌처럼 사용하여 골격구조를 만듭니다. 신경돌기는 신경의 연결을 만드는 장치이고, 신경의 연결은 기억을 만듭니다. 세포 골격이 있어야 신경세포는 작동합니다. 이것을 가능하게 하는 모든 것이 세포의 단백질입니다.
신경단백질 또한 이동하기 위해서는 골지기관을 통해 주머니에 담겨야 합니다. 신경전달물질이 담겨진 주머니는 움직이는 단백질 키네신에 의해 미세소관이라는 고속도로를 타고 이동합니다.
정리하면 이렇습니다.
신경세포는 전기적 신호를 만드는 장치이고, 전기적 신호는 이온에 의해 만들어진다.이온은 채널을 통해 세포로 이동하거나 퍼내어지게 되는데 이것은 이온 채널을 통해서다. 이온채널은 칼슘의 유입에 의해 만들어지는데 칼슘의 유입을 하게 만드는 것도 신경세포의 활성전위에 의한다. 칼슘에 의해 만들어지는 이온채널이 NMDA등의 이온채널이다. 능동적 자극은 이렇듯 신경세포를 바꾼다.
전기신호는 신경세포의 신경종말을 자극하여 신경전달물질을 뿜어 낸다. 이 신경전달물질 또한 TGN에 의해 소포체에 담겨지고, 미세소관을 따라 키네신이 소포체를 옮긴다. 모두 단백질의 작용이다. 신경전달물질에 의해 시냅스 후막의 이온 채널이 열리고 막전위가 발생한다. 이 때 후 시냅스 또한 신경전달물질을 받기 위한 구조물을 형성한다. 최근 연구자료에 따르면 시냅스의 갭조차 단백질 기둥에 의해 고정되어 있다. 시냅스의 사이가 떨어지지 않게 고정하는단백질이 있을 정도이다. 기억은 단백질 구조가 만든 현상이다. 만약 이 구조가 무너지면 기억이 무너진다.
이를 치매, 알츠하이머라고 한다. 기억의 뿌리를 찾아가면 결국 이 구조를 만난다. 기억이 실체 없는 허상이라고
하면 안된다. 분자 구조를 셀 수 있을 정도로 기억의 뿌리는 실체가 있다.
박사님의 강의의 핵심은 기억이 흐리멍텅하거나 흐릿하지 않다는 내용이었습니다. 정확한 실체가 있다는 부분에서 깊은 감동이 있었습니다. 치매 또한 기억의 어떤 모습을 비추는 모습이라고 느껴졌습니다. 분자에서 기억에 이르는 이야기가 생명 30억년을 관통하는 내용으로 이어지고, 137억년의 총체가 나라고 말하는 강의는 깊은 상념으로 이어집니다. 어느 것 하나 버릴게 없는 공부의 연결성에 경이로움을 표합니다.
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공부할 수 있게 도움주셔서 너무 감사합니다~~^♡^