신경 전달 물질의 유형과 기능
최근에는 신경 시냅스가 수십 가지 이상의 신경 전달 물질을 의미한다. 뉴런은 신경 전달 물질의 기능으로 인해, 학습, 기억, 인식과 같은 여러 인지 기능에 참여할 수 있다. 사람들이 신경 전달의 기능에 대해 알게 되면서, 향정신성 약의 효과를 고안하고 이해하는 데 있어 큰 개선을 가져왔다. 가장 잘 알려진 신경 전달 물질은 세로토닌, 도파민, 노르에피네프린, 아세틸콜린, 글루타메이트 및 감마 아미노 낙산이다.
이 글에서는 신경 전달의 원리를 더 잘 이해하기 위해 다음과 같은 측면을 살펴보려고 한다.
첫 번째로는 신경 전달 물질이 시냅스에 영향을 미칠 때 갖는 다양한 방식을 알아보려고 한다.
두 번째로는 신경 전달 물질이 작동하는 가장 일반적인 방법인 신호 전달 캐스케이드에 관해 이야기해 보려고 한다.
신경 전달 물질 효과의 유형
신경 전달 물질의 주된 기능은 뉴런 사이의 시냅스를 조절하는 것이다. 이렇게 되면 전기 연결이 더 복잡해져 많은 가능성이 생긴다.
신경 전달 물질이 존재하지 않고 뉴런이 단순한 전선처럼 작용한다면 신경계의 많은 기능을 수행할 수 없을 것이다.
신경 전달 물질이 뉴런에 영향을 미치는 방식은 항상 같지 않다. 화학 효과는 두 가지 방식으로 시냅스에 변화를 일으킨다.
여기에는 다음과 같은 두 가지 유형의 효과가 있다.
- 이온 통로를 통해: 뉴런의 외부와 내부 사이의 차이가 전기 자극을 생성할 수 있다. 전기를 띤 입자인 이온의 움직임이 이러한 차이에 변화를 주고 활성화 한계치에 도달할 때 뉴런이 촉발되도록 한다. 일부 신경 전달 물질은 뉴런의 막에서 발견되는 이온 통로에 달라붙는 기능을 한다. 이러한 신경 전달 물질이 달라붙으면 이온 통로의 문을 열어 이온의 더 큰 움직임을 허용하여 뉴런을 촉발한다.
- 대사성 수용체를 통해: 조금 더 복잡한 조절이다. 여기에서 신경 전달 물질은 뉴런의 막에서 발견되는 수용체에 달라붙는다. 하지만 이 수용체는 열리거나 닫히는 통로가 아니라, 뉴런 내부에 또 다른 물질을 생성한다. 신경 전달 물질에 달라붙으면 뉴런이 내부에서 단백질을 배출하여 구조와 기능에 변화를 일으킨다. 지금부터 이러한 유형의 신경 전달에 대해 자세히 알아보자.
신호 전달 캐스케이드, 신경 전달 물질의 유형
신호 전달 캐스케이드는 신경 전달 물질이 뉴런의 기능을 조절하는 과정이다.
대사성 수용체가 작동하는 가장 일반적인 방법이므로, 오늘은 대사성 수용체를 통한 신경 전달 물질의 기능을 중점적으로 살펴보려고 한다.
이 과정은 다음과 같은 4가지 단계로 이루어져 있다.
- 첫 번째 전달자 또는 신경 전달 물질: 신경 전달 물질이 대사성 수용체에 달라붙어 배열을 변경하면서 G 단백질로 알려진 물질에 들어맞게 한다. 수용체와 G 단백질의 연결은 막의 안쪽에서 효소의 배출을 유도하여, 두 번째 전달자를 내보낸다.
- 두 번째 전달자: 두 번째 전달자는 G 단백질에 연결된 효소를 배출하는 단백질이다. 키나아제 또는 포스파타아제를 발견할 때까지 뉴런을 통과하는 임무를 수행한다. 이러한 물질은 두 번째 전달자가 그중 하나에 달라붙을 때 활성화한다.
- 세 번째 전달자(키나아제 또는 포스파타아제): 두 번째 전달자가 키나아제 또는 포스파타아제를 발견하는지에 따라 달라진다. 키나아제를 발견하면 뉴런의 핵에서 인산화 과정을 활성화하고 방출하여 뉴런의 DNA가 이전까지 없었던 단백질을 생성하기 시작한다. 하지만 두 번째 전달자가 포스파타아제를 발견하면 정반대의 효과가 나타난다. 인산화 과정을 비활성화하여 특정 단백질의 생성을 중단한다.
- 네 번째 전달자 또는 인 단백질: 키나아제가 활성화되면 인산화 과정을 유발하기 위해 인단백질을 뉴런 DNA로 보낸다. 인단백질은 유전 인자 활성화와 단백질 생성을 촉발하는 전사 인자를 활성화한다. 이러한 단백질은 특성에 따라 여러 생물학적 반응을 방출하여 신경 전달을 수정한다. 포스파타아제가 활성화되면 인단백질을 파괴하여 인산화 과정을 중단한다.
신경 전달 물질은 신경계에서 매우 중요한 화학 물질이다.
다양한 뇌 핵 사이에서 정보를 조절하고 전달하는 역할을 한다.
또한 뉴런에 선사하는 효과는 몇 초에서 몇 달 또는 몇 년까지 이어질 수 있다.
관련 연구가 있어, 우리는 학습, 기억, 주의와 같은 많은 복잡한 인지 과정의 상관관계를 이해할 수 있다.