06. Molecular mechanisms of memory



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neuron A 의 dendrite 에서 나온 spine 위에 있는 phospholipid bilayer 로 되어있는 presynaptic membrane 을 그려보자.
neuron B 의 dendrite 에서 나온 spine 위에 있는 phospholipid bilayer 로 되어있는 postsynaptic membrane 을 그려보자.
대부분 intracellular organelle 들은 bilayer membrane 으로 되어있다.
mitochondrial, chloroplast 는 2 * bilayer membrane 으로 되어 있다.

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postsynaptic membrane 에 PSD-95 (post synapse density - 95) protein 이 있다.
GK(guanylate kinase), SH3, PSD-95, Dgl, $Z_{0}$ 1 으로 구성된 전체를 PSD-95 라고 한다.
이것이 mat 처럼 postsynaptic membrane 에 깔려있다. 이러한 구조 위에 protein, receptor 들이 위치한다.
이것들은 spine 에 fixed 되어야한다. palmitic acid 과 관계있는 thread 에 PSD-95 가 postsynaptic membrane 위쪽에 fixed 된다.
PSD-95 사이에도 연결을 하는 GKAP(guanylate kinase-associated protein) protein 이 있다. side 에서 fix 해주는 protein 이 있다.

PSD-95 각각을 연결하는 protein 에 붙은 sank protein 이 있다. sank 와 연결된 homo protein 이 있다. homo protein 과 연결된 것은 mGluR(metabotropic glutamate receptor) 이다.

sysnape 를 연결해 주는 여러 종류의 protein 이 있다. 옆쪽에서 뿌리를 내리는 protein 과 linked protein, 가운데이 있는 protein 과 linked protein, postsynaptic membrane 의 PSD-95 에 뿌리를 내린 neuroligin protein 에 presynaptic membrane 의 $\beta$-neurexin 이 linked 되 있다.

neuroligin 의 alternative splicing 에 의해서 1000 개 정도의 different iso-form 이 존재한다. 사람마다 정신작용이 다른것들이 이런것과 관련이 있다.

AMPAR channel 이 있다.
NMDA channel 이 있다.
$K^{+}$ channel 이 있다.

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PSD-95 에서 95 는 95 kDA(kilo dalton) 을 말한다. kilo=1000 이므로 이것은 atom of hydrogen 95,000 개의 질량이다.

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PSD-95 에 attached 된 proteins :
nNOS : NO gas 를 만들어주는 enzyme 이다.
SymGAP :
Kalirin-7 :
SPAR

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proteins which are attached to sank protein
$\beta$-PIX
IRS P53
cortactin

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neurabin

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Kalirin-7, SPAR, $\beta$-PIX, IRS P53, cortactin, neurabin 이 actin chain, f actin 을 만들거나 제어하는데 관련되어 있다.
actin protein 은 globular actin 인데 이것들이 연결되어서 filament actin 를 만든다. f actin 은 세포의 골격이다.

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protein $\approx$ enzyme. protein 이 아닌 enzyme 도 있기는 있다.
chromosome 중에서 protein 을 만드는 부분을 gene 이라고 한다.
chromosome 는 1.8m이다. gene 은 1.5$\%$ 이다.

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postsynaptic membrane 옆에 AMPAR channel 이 있다. 윗쪽을 synaptic area 라고 하고 옆쪽을 extra synaptic area 라고 한다. 이쪽 AMPAR 는 PICK1 protein 과 관련이 있다.

또, densin-180 protein 이 있다. 여기에 link 된 CaMK2(calcium calmodulin kinase 2) 가 있다.

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오른쪽에서 mGluR 과 link 된 tamalin protein 을 그린다.

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이러한 많은 protein 들이 target 으로 하는 것은 actin polymerization 과 관련이 있다. actin filament 가 CaMK2 하고 link 되면서 CaMK2 가 반응에 많이 들어가면 이 반응에 의해서 AMPAR channel 이 삽입될 수 있다.

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가운데쪽 synapse connector 의 이름은 SynCAM이며, 왼쪽 connector 는 Eph, Ephrin 이다.

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postsynaptic membrane 오른쪽 끝에 $ErbB_{2}$ protein 이 있다. 이것을 Erbin 이 받쳐주고있다.

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이제 presynaptic membrane 을 살펴보자.

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3번째 synapse connector 와 연결된 것은 CASK 이고 이와 연결된 Mint-1 또 이와 연결된 Veli protein 이 있다. Veli 에 link 된것이 vesicle 이다.

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가운데 PSD-95 근처에 Src 가 있다.

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AMPAR 옆에 붙은것은 stargazin 이다.

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맨왼쪽 fixer 는 GRIP(glutamate receptor-interacting protein) 이다.

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sank 에 link 된 활면소포체 SER(smooth endoplasmic reticulum) 가 있다. 여기에 붙어있는것이 phosphatidylinositol3 receptor 이다. SER 안에는 많은 $Ca^{2+}$ 이 들어있다.

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오른쪽에서 PKA, PKC 가 붙어있는 것은 AKAP(a-kinase-anchoring protein) 이다.

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base 3 개가 amino acid 하나를 지정한다.

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actin filament 와 myosin 의 결합에 의해서 근육의 움직임이 형성된다. 기억도 궁극적으로 actin 의 작용이라고 볼 수 있다. 팔다리를 움직이는 것과 기억현상이 다른것이 아니다. 많은 부분이 동일한 단백질을 사용한다.