[신경과학] 4.4 : 전압의존성 포타슘 채널의 특징

 

 

이번 포스트에서는 전압의존성 포타슘 채널(voltage-gated potassium channel)의 특징에 대해 알아보자.

 

 

 

voltage-gated potassium channel 또한 4개의 subunit으로 구성되어 있으며, 이 녀석의 경우 초반부에 상당한 delay를 두고 open되지만 동시에 꽤나 오래 열려있게 됨. 그래서 이 녀석을 delayed rectifier라 부름. (delayed는 말 그대로 delay가 큰 채로 open된다는 것이고, rectifier는 depolarized된 것을 다시 repolarized시켜준다는 의미로 사용된 용어임)

 

 

 

 

 

 

위 그림은 voltage-gated potassium channel의 작동 양상을 보여주고 있음. 보면 자극이 오고난 후 상당한 delay를 두고 open되지만(대략 20-40ms정도 delay가 있음) 한번 열리기만 하면 특정 V 이상으로 신호가 주어지기만 하면 계속 열려있는 것을 알 수 있음. 즉, 이를 통해 voltage-gated potassium channel의 경우 inactivation을 시키는 additional한 구조는 없다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

 

 

결과적으로 각각의 voltage gated channel의 특성이 정교하게 맞물리면서 위와 같이 AP가 형성될 수 있게 되는 것임. (참고로 이 때 threshold는 대략 -40mV 정도임)

 

 

 

 

 

 

한편, 앞서 absolute refractory period(절대적 불응기)에 대해 설명했었는데, 이는 inactivation motif에 의한 것이고 이 시기에는 어떤 수를 쓰더라도 AP를 만드는 것이 불가능함. 한편, 이 시기 이후에 hyperpolarized phase를 relative refractory period(상대적 불응기)라 부르는데, 이 경우 상대적으로 resting 상태에 비해서는 threshold가 높아진 것과 같은 효과가 있으므로 AP가 더 만들어지기 어려움. (다만 센 자극이 오면 이 때도 AP가 만들어질 수는 있음)

 

 

이 때 absolute refractory period 시기동안은 어떤 일이 있어도 AP가 만들어지지 않으므로, 외부에서 아무리 강한 자극이 주어지더라도, AP사이의 간격이 1ms보다 더 촘촘해지는 것은 불가능함.

 

 

 

 

 

 

위 그림은 AP의 propagation 과정을 나타내 보여주고 있음. 이 때 typical한 conduction velocity는 대략 10m/s 정도로 상당히 빠름.

 

 

한편, 위와 같이 depolarize에 의해 옆이 또 depolarize가 되고, 이런 일이 끊임없이 일어난다면 물론 신호는 계속 강하게 유지되겠지만 우리 몸이 쓰는 에너지도 너무 많고 힘들 것임.

 

 

 

 

따라서 실제로 우리 neuron의 axon은 위와 같이 myelination되어 있음. (이 때 PNS의 경우 schwann cell에 의해, CNS에서는 oligodendroglia가 myelination을 시켜줌)

 

 

이 때 중간중간 myelination되어있지 않으며 각종 channel들이 엄청나게 많이 분포하고 있는 node of Ranvier(랑비에 결절)가 있음.

 

 

 

 

 

그 결과 위와 같은 Saltatory conduction(도약 전도)이 일어남. (Saltatory conduction은 훨씬 효율적이고, 훨씬 더 빠름)

 

 

 

 

다음 포스트부터는 신경계에서의 신호전달(synaptic transmission) 과정에 대해 자세히 알아보도록 하자.