[신경과학] 2.2 : neuron의 특징 - 1

 

 

이번 포스트에서는 neuron들의 기본적인 특징에 대해 조금 더 알아보자.

 

 

 

 

neuron은 위 그림과 같이 구성되어 있음.

 

 

이들도 cell이기 때문에 당연히 cytosol이 내부에 존재하며, mitochondria, nucleus 등의 organelle등도 다 존재함. 이 때 대부분의 organelle들은 soma 부위에만 존재하고 있음. 물론 예외는 있는데, mitochondria는 axon terminal에도 존재하고 있음.

 

 

 

 

 

한편 neuron에서도 여전히 central dogma의 원리에 따라 protein들이 합성됨.

 

 

 

그렇다면 도대체 gene contents는 동일한데도 다른 세포와 비교했을 때 neuron의 형태, 기능이 이토록이나 달라지는 이유는 무엇일까.

 

 

 

 

 

일단 위 그림에는 genetic engineering의 역사가 간단히 나타나 있음. 보면 HGP가 끝나고 나서, 초파리 등에 대한 genome sequencing도 수행해본 결과 사람의 genome이 초파리의 genome에 비해 한 두 배 정도만 많다는 것을 알게 됨. 이를 통해 genome의 수 자체가 개체에서의 발현양을 직접적으로 결정하는 요인은 아니라는 것을 알게 됨.

 

 

한편 genome 중에 protein으로 발현되는 녀석은 거의 10%도 안된다는 것을 확인하였고, 나머지 90%의 gene들은 제역할이 없는 junk DNA일 것이라 생각됨. 그러나 이들 나머지들이 환경변화, 혹은 개체의 variation을 조절하는데 상당히 중요하게 작용할 것으로 기대되기 시작함. 이에 현재 ENCODE project가 진행되고 있음.

 

 

 

 

 

결국 neuron이 다른 세포와 모양, 기능적 측면에서 다른 이유는 발현되는 단백질이 달라서임. 이 때 단백질이 발현되는 장소는 바로 ribosome임.

 

 

ribosome은 rough endoplasmic reticulum의 표면에 붙은 채로 존재할 수도 있으며, cytosol에 독자적으로 둥둥 떠다니는 free ribosome의 형태로 존재할 수도 있음. 이 때 RER의 막에 ribosome이 붙어있는 이유는 핵에서부터 나온 mRNA가 인근한 RER에 의해서 바로 단백질로 번역된 뒤 ER→golgi의 내막계를 거쳐서 적절한 장소로 효과적으로 수송시키기 위해서임.

 

 

 

 

 

한편 neuron 내부에는 smooth ER도 있는데, smooth ER는 ribosome이 표면에 붙어있지 않으며, RER에 비해 다소 어설프게 생겨있음. 이 부위에서는 protein이 만들어지지는 않으며, 아마도 lipid를 생산하고, Ca2+ 등의 저장소 역할을 하지 않을까 추정되고 있음.

 

 

 

 

그리고 neuron 내부에는 당연히 mitochondria도 있는데, mitochondria의 내부로는 pyruvic acid가 들어가게 되고 그 결과 Krebs cycle, electron-transport chain을 거쳐 ATP가 생산되게 됨.

 

 

 

 

다음으로 neuron 내부에 존재하고 있는 cytoskeleton들에 대해 살펴보자.

 

 

neuron은 서로 찾고, 인지하는 과정에서 가지를 뻗으며 동적으로 이동함. 그런데 이 때 cytoskeleton이 상당히 중요하게 작용함.

 

 

위 그림의 아래에는 cytoskeleton의 3개 종류인 microtubule, microfilament, neurofilament(neuron이 가지고 있는 intermediate filament)가 나타나 있음. 이 중 microtubule과 microfilament의 경우 각각 tubulin, actin molecule로 이루어져 있으며 이 둘은 생긴 모양을 보면 알 수 있듯이 가변적이어서 쉽게 풀어질 수 있음. 그러다 보니 이들을 지지해주는 protein들이 존재하고 있음. (microtubule의 경우 이 protein이 바로 MAP(microtubule-associated protein)임. 특히 axon에 존재하는 MAP이 바로 tau protein임. 참고로 tau 단백질에 인산화가 일어나서 microtubule로부터 tau protein이 떨어져나온 경우에는 microtubule이 다 풀어져서 제대로 기능하지 못하게 되고 neuronal cell들이 죽어버리게 됨) 특히 microfilament는 굵기가 가늘기 때문에 neuron 말단에서 끊임없이 neuron들이 탐색하는 과정에서 매우 중요하게 작용함.

 

 

한편 neurofilament의 경우 생긴 모양을 보면 알 수 있듯이 나머지 두 개의 cytoskeleton에 비해 strength가 강하다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

다음 포스트에서는 neuron의 axon과 dendrite 각각에 대해 조금 더 자세히 알아보도록 하자.