[신경과학] 2.2 : neuron의 특징 - 2

 

 

 

 

이제 axon에 대해 본격적으로 알아보자. axon은 neuron에서 정보전달의 통로 역할을 함.

 

 

 

일단 axon의 시작부위, 즉 action potential이 생성되는 시작부를 axon hillock이라 부름. 이어서 axon proper(middle), axon collateral(branch) 부위가 있으며, 가장 말단부에는 axon terminal이 존재하고 있음.

 

 

전통적으로는 axon에 ER이 존재하지 않으며 protein synthesis도 일어나지 않는다고 알려져 있었음. 그러나 최근 axon에서 mRNA들이 많이 존재하며, 이들이 실제로 protein으로 합성되는 사례가 보고되고 있어 이에 대한 진위여부가 불투명한 상태임.

 

 

 

 

한편 위 그림은 axon terminal 부분의 구조를 나타내주고 있음.

 

 

보면 presynaptic neuron과 postsynaptic neuron 사이에 synapse라는 communication contact 부위가 존재하고 있음을 알 수 있음. 한편 axon terminal 부분을 자세히 보면 microtubule은 존재하고 있지 않으며, 이 곳에 mitochondria가 많이 존재하고 있는 것을 알 수 있음. 이 때 여기에 mitochondria가 많이 존재하는 이유는 이곳에서부터 일어나는 vesicle의 방출 과정이 많은 energy를 필요로 하기 때문임.

 

 

한편 mitochondria는 axon terminal 직전까지 계속 존재하고 있는 microtubule에 의해서 운반됨. 그런데 만약 tau protein에 이상이 생겨 microtubule이 unstable해지게 된다면 mitochondria가 axon terminal로 제대로 운송될 수 없을 것이고 그 결과 synapse로의 신호전달이 제대로 이루어지지 못할 것임.

 

 

 

 

이외에 아예 axon terminal이 synapse를 형성하지 못한채로 가만히 있는 경우에는, 주변부의 glia cell에 의해 이 neuron이 제거되어버리게 됨. 이 때 과도하게 제거가 이루어지게 된다면 이는 disease로 발전할 수도 있음.

 

 

참고로 synapse는 그리스어로 fasten together, 즉 묶여있다는 뜻이며, presynaptic neuron에서 electrical한 신호로 전달되던 것이 synaptic cleft에 도달하면 이곳에서 chemical한 신호로 바뀌어 전달되게 되고 이는 다시금 postsynaptic neuron에서 electrical한 신호로 바뀌어 전달됨. (electrical-to-chemical-to-electrical transformation)

 

 

 

다음으로 axon을 통한 물질수송, 즉 axoplasmic transport에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

일단 위 그림과 같이 axon 전체에 걸쳐서는 microtubule이 도로처럼 쭉 깔려있으며, 이 microtubule을 타고다니는 motor protein들에 의해서 세포소기관, 혹은 다양한 물질들이 방향성을 가지고 수송되게 됨.

 

 

 

특히 soma에서 axon terminal 방향으로의 수송(anterograde)을 도와주는 motor protein은 kinesin이며, axon terminal에서 soma 방향으로의 수송(retrograde)을 도와주는 motor protein은 dynein임. 참고로 이러한 수송 과정에는 상당히 많은 양의 energy가 소모됨.

 

 

 

참고로 이와 관련된 Wallerian degeneration이라는 phenotype이 있는데, 이는 axon을 중간에 끊어봤을 시 신경세포가 swelling하거나(물질이 운송되다말고 누적) 죽어버리는 현상을 의미함. 이 현상을 통해서 axon을 통해서 essential한 물질이 soma에서 axon terminal 방향으로 전달되어간다는 사실을 알게 됨.

 

 

 

다음으로 dendrite에 대해 살펴보자. dendrite는 presynaptic axon으로부터 전달되어온 정보를 받아들이는 역할을 하는 부분임. (수많은 synapse에 의해 뒤덮여있음)

 

 

 

 

 

 

특히나 위 그림의 dendrite를 보면 끝부분이 돌기처럼 삐죽삐죽 튀어나와있는 것을 알 수 있는데 이 부분을 dendritic spine이라 부름. (spine을 보면 중간부분은 매우 가늘다가, 끝부분은 다시 더 넙덕한 것을 알 수 있음) 이렇듯 spine이 존재하는 이유는 조금이라도 presynaptic terminal 부분에 가까이 가서 신호를 받기 위해서임. 참고로 dendritic spine은 매우 유동적이므로, 있다가 없어질 수도 있고, 짧다가 길어질 수도 있음.

 

 

 

이 때 dendritic spine이 길어지는데도 protein이 필요할 것임. 그런데 이 protein이 soma로부터 전달되어오기에는 너무나 비효율적이며, soma에서 protein이 생성되어 운송된다 하더라도 정확히 어떤 dendritic spine이 길어져야하는지에 대한 판단이 너무 어려움. 이 때문에 dendrite(그 중에서도 spine 뿌리부분)에는 애초에 ribosome이 분포하고 있고, 이 덕분에 dendritic spine 각각은 때가 될 시 specific하게, 그리고 빠르게 길어질 수 있음. (특히 axon으로부터 신호가 많이 전달되어서, 신호를 더 많이 받아야 할 것으로 생각되는 상황일 시, 이 axon으로부터 정보를 받아들이는 dendritic spine이 자라나게 됨) 이러한 현상을 synapse tagging이라 부름.

 

 

한편 앞서 말한 것처럼 synapse를 통해 신호를 전달받지 못하는, 불활성화되어있는 dendritic spine의 경우 주변 glia cell에 의해 제거되게 되는데, 이러한 현상을 pruning이라 부름.

 

 

 

 

다음으로 neuron들을 classify하는 방법에 대해 알아보자.

 

 

 

 

일단 위와 같이 neurite가 1개일 경우 unipolar, 2개일 경우 bipolar, 여러개일 경우 multipolar로 구분하는 것이 가능함.

 

 

 

그 밖에, neuron들의 morphology에 따라서 star shape의 neuron의 경우 stellate cell로, pyramid shape의 neuron의 경우에는 pyramidal cell로 구분하기도 함.

 

 

이외에 spine이 있는 neuron은 spiny neuron, spine이 없는 neuron은 aspinous neuron으로 구분하기도 함.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 glial cell에 대해 알아보도록 하자.