감마 아미노낙산

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감마 아미노낙산 또는 감마 아미노뷰티르산(γ-Aminobutyric acid, GABA)은 포유류의 중추신경계에 작용하는 억제 신경전달물질이다. GABA는 신경계에서 신경흥분을 조정하는 역할을 맡고 있으며, 인간의 경우 GABA는 근육의 상태를 직접적으로 조절하며,[1] 곤충의 경우엔 신경 수용기의 흥분에만 관여한다.

GABA는 엄밀하게 말하면 아미노산의 일종이지만, 알파 아미노산이 아니기 때문에 GABA는 단백질 조성에 관여하지 않는다.

기능[편집]

신경전달 물질[편집]

척추동물에서 GABA는 뇌의 억제 시냅스원형질 막안의 수용기와 결속한다. 이 결속을 통해 세포의 이온통로를 열어 음전하로 하전된 염소이온을 들이며, 양전하로 하전된 칼륨이온을 배출한다. 이 작용은 막 사이의 전위차를 증가시켜, 과분극을 일으킨다. 수용기가 리간드 개폐 통로로 작용하는 GABAA 수용기와, G단백질을 매개로 이온통로를 여는 GABAB 수용기, 그리고 GABAC 수용기가 있다.

신경세포 중 일부는 GABA를 만드는데, 이런 신경을 GABA성 신경이라 부른다. GABA는 성장한 척추동물의 수용기와 결합해 신경 활성을 억제하는 작용을 한다. 곤충의 경우 GABA는 포유류와 반대로 시냅스와 근육세포 중간에서 근육활동을 조정하며, 전체 분비선의 자극에도 영향을 미친다.

GABA가 역할이 자극성·억제성 여부는 이온의 전하와 양에 영향을 받는데, 이는 GABAA 수용기가 조정한다. 특정 량의 양이온이 세포안으로 흘러들어가면 GABA는 자극성 신경전달물질이 되지만, 반대의 경우엔 억제성 신경전달물질이 된다. 신생아부터 성인까지 두뇌가 성장할수록 GABA의 역할은 자극에서 억제로 바뀌어 가게 된다.[2]

성장[편집]

GABA는 초창기 포유류의 두뇌의 해마와 피질에 주요한 자극을 주기 때문에, 글루탐산 시냅스가 성장할때까지 두뇌의 많은 부위의 주요 자극물질의 역할을 한다.[2] 성장단계에서 시냅스간 연결구조에 앞서 GABA가 신경에서 합성되어 각각의 동일한 세포와 가까운 세포간 신호조정자 역할을 하게 된다.[3][4]

또한 GABA는 신경조세포의 확산 [5][6], 이동,[7], 분화[8][9] 신경돌기의 연장, [10], 시냅스 형성에 기여한다. [11]

GABA는 또한 배아줄기세포와 신경줄기세포의 성장을 조절하며, 뇌신경자극 유도인자를 거쳐 신경조세포의 성장에 영향을 미친다.

분자 구조[편집]

GABA에선 대부분 양이온을 볼 수 있는데, 이는 GABA의 카르복시기에는 양성자가 부족하고, 아미노 그룹에서는 여분의 양성자가 있기 때문이다. GABA의 구조는 환경에 따라 변화되는데, 기체상태에선 두 개의 그룹이 정전기의 인력으로 인해 강력히 붙어있다. 양자화학 계산에 의하면 GABA 분자의 안정 에너지는 약 50Kcal/Mol이다. 고체상태에서의 GABA는 아미노 그룹의 끝과 카르복시기 끝의 서툰 결합으로 인해 여러 구조가 나타난다. 용해상태에서는 5개이상의 구조와 접힘, 펼쳐진 분자구조가 보인다. 이런 GABA의 분자구조로 인하여 여러 다른 수용기에 작용할 수 있게 된다. 약학적으로 적용된 여러가지 GABA 유사체는 고정된 구조로 조정이나 결합이 더 수월하게 된다. [12][13]

역사[편집]

GABA는 1883년 처음 합성되었으며, 그 당시엔 식물과 미생물 대사 생성물로 알려졌으나, 1950년 GABA가 포유류의 중추신경계에 필수적인 요소라는 사실이 발견되었다.[14]

참고 문헌[편집]

  1. Watanabe M, Maemura K, Kanbara K, Tamayama T, Hayasaki H (2002년). GABA and GABA receptors in the central nervous system and other organs. 《Int. Rev. Cytol.》 213: 1–47. PMID 11837891.
  2. Li K, Xu E (2008년 June월). The role and the mechanism of gamma-aminobutyric acid during central nervous system development. 《Neurosci Bull》 24 (3): 195–200. PMID 18500393.
  3. Purves D, Fitzpatrick D, Hall WC, Augustine GJ, Lamantia A-S (2007). 《Neuroscience》, 4th, Sunderland, Mass: Sinauer, 135, box 6D쪽. ISBN 0-87893-697-1
  4. Jelitai M, Madarasz E (2005년). The role of GABA in the early neuronal development. 《Int. Rev. Neurobiol.》 71: 27–62. PMID 16512345. doi:10.1016/S0074-7742(05)71002-3.
  5. LoTurco JJ, Owens DF, Heath MJ, Davis MB, Kriegstein AR (1995년 December월). GABA and glutamate depolarize cortical progenitor cells and inhibit DNA synthesis. 《Neuron》 15 (6): 1287–98. PMID 8845153. doi:10.1016/0896-6273(95)90008-X.
  6. Haydar TF, Wang F, Schwartz ML, Rakic P (2000년 August월). Differential modulation of proliferation in the neocortical ventricular and subventricular zones. 《J. Neurosci.》 20 (15): 5764–74. PMID 10908617.
  7. Behar TN, Schaffner AE, Scott CA, O'Connell C, Barker JL (1998년 August월). Differential response of cortical plate and ventricular zone cells to GABA as a migration stimulus. 《J. Neurosci.》 18 (16): 6378–87. PMID 9698329.
  8. Barbin G, Pollard H, Gaïarsa JL, Ben-Ari Y (1993년 April월). Involvement of GABAA receptors in the outgrowth of cultured hippocampal neurons. 《Neurosci. Lett.》 152 (1-2): 150–4. PMID 8390627. doi:10.1016/0304-3940(93)90505-F.
  9. Ganguly K, Schinder AF, Wong ST, Poo M (2001년 May월). GABA itself promotes the developmental switch of neuronal GABAergic responses from excitation to inhibition. 《Cell》 105 (4): 521–32. PMID 11371348. doi:10.1016/S0092-8674(01)00341-5.
  10. Maric D, Liu QY, Maric I, Chaudry S, Chang YH, Smith SV, Sieghart W, Fritschy JM, Barker JL (2001년 April월). GABA expression dominates neuronal lineage progression in the embryonic rat neocortex and facilitates neurite outgrowth via GABA(A) autoreceptor/Cl- channels. 《J. Neurosci.》 21 (7): 2343–60. PMID 11264309.
  11. Ben-Ari Y (2002년 September월). Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture. 《Nat. Rev. Neurosci.》 3 (9): 728–39. PMID 12209121. doi:10.1038/nrn920.
  12. Devashis Majumdar and Sephali Guha. Conformation, electrostatic potential and pharmacophoric pattern of GABA (gamma-aminobutyric acid) and several GABA inhibitors. Journal of Molecular Structure: THEOCHEM 1988, 180, 125-140. doi:10.1016/0166-1280(88)80084-8
  13. Anne-Marie Sapse. Molecular Orbital Calculations for Amino Acids and Peptides. Birkhäuser, 2000. ISBN 0-8176-3893-8.
  14. Roth, Robert J.; Cooper, Jack R.; Bloom, Floyd E. (2003). 《The Biochemical Basis of Neuropharmacology》. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press, 416 pages쪽. ISBN 0-19-514008-7