synapse

 

신경세포(neuron)이라는 것이 있다.

신경 신호를 전달하는 역할을 한다.

한 신경세포에서 신호가 전달되다가 끝에 다다라, 다음 신경세포로 신호를 전달시켜야 한다.

틈이 있는데도 신호를 전달시켜야 한다.

시냅스(synapse)는 신경세포와 신경세포 사이를 말한다.

시냅스를 사이에 두고 신호를 전달하는 입장의 신경세포, 즉 시냅스의 전단계인 신경세포를 presynaptic neuron,

신호를 받아들이는 입장의 신경세포, 즉 시냅스의 다음 단계인 신경세포를 postsynaptic neuron이라고 한다.

(시냅스 전 뉴런, 시냅스 후 뉴런이라고도 한다. 다들 아시겠지만 pre-/post-는 전/후를 의미한다.)

그렇다면 presynaptic neuron에서 postsynaptic neuron으로 어떻게 신호를 전달할까... 

참고로 시냅스는 붙어있는 것도 있고 떨어져있는 것도 있다.  

떨어져 있는 시냅스가 대부분이며 그 간격은 20 nm~40 nm 정도의 틈밖에 되지 않는다.  

또한 하나의 뉴런은 평균적으로 1000개의 시냅스 연결을 가진다고 한다. 

틈이 있어서 떨어져 있다면 뭔가 던져줘서 받아야 신호가 전달될 수 있다. 

Presynaptic neuron에서는 던져줘야되고 postsynaptic neuron에서는 잘 받아야 한다. 

이 mechanism을 살펴보도록 하자. 

신경세포를 따라 신호가 전기적으로 전달되다보면 신경세포의 끝을 만난다. 

Axon terminal이다. 

이쪽 부분에는 voltage-gated calcuim channel이 있어서 전달된 전기적신호에 의해 칼슘채널이 열리게 되어 Ca²+이온이 신경세포 내로 들어오게 된다.

내부에는 neurotransmitter(신경전달물질)이 있는데, synaptic vesicle(시냅스소포)이라는 주머니에 담겨 있다.

 하나의 vesicle의 크기는 50 nm정도이며, 터져서 내부의 1만개 정도의 신경전달물질을 방출하기만을 기다리고 있다.

 하지만 신경세포 내부에서 터지면 신경전달물질이 밖으로 나갈 수 없고, 그렇다고 외부로 보내서 터뜨리자니 크기가 큰 vesicle을 세포밖으로 밀어내기도 힘들다.

그래서 다음과 같은 방법이 사용된다.

칼슘이온의 농도가 증가하면서 exocytosis(외포작용)라는 과정이 진행된다.  

exocytosis는 세포내를 떠다니던 주머니가 세포막과 결합하면서 주머니 내의 물질을 밖으로 내보내는 현상을 의미한다. 반대는
endocytosis.

 

 

위의 그림 순서에 따라 vesicle은 synapse 방향의 세포막에서 세포막과 결합한 다음 구멍이 만들어져 신경전달물질이 배출되고,

결국은 다시 둥글게 말려져서 vesicle이 되어 세포막 안으로 들어가게 된다.

이제 presynaptic neuron이 신경전달물질을 던졌으니 postsynaptic neuron이 잘 받으면 되겠다. 

배출된 신경전달물질은 수십 nm의 synaptic cleft를 지나 postsynaptic neuron의 dendrite에 다다른다. 

Dendrite에는 receptor(수용기)라는 것들이 있어서 신경전달물질이 닿으면 반응한다. 

신경전달물질에는 여러 종류가 있는데 glutamate, GABA, acetylcholine 등이 대표적이다. 

Receptor들은 이러한 신경전달물질에 의해 이온체널을 열게한다.  

신경전달물질의 종류에 따라 역할이 다른 경우도 있지만, 종합적으로 봤을 때,

이온채널이 열림으로 해서 postsynapic potential이 전달된다.