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[한강의 언덕(전과웅)]

도파민[ Dopamine ]

도파민(dopamine)은 카테콜아민(catecholamine)과의 화학물질로서 뇌를 비롯한 우리 몸의 여러 곳에서 중요한 기능을 수행한다. 도파민은 뇌와 신장 등에서 합성되는 전구물질인 L-DOPA로부터 카르복시기(carboxyl group)를 제거함으로써 생성된다.

도파민 경로

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그림 1. 우리 뇌의 도파민 경로 ( 출처 )

우리 뇌에서 도파민은 신경전달물질(neurotransmitter)로서 작용한다. 도파민을 분비하는 도파민 뉴런들은 중뇌(midbrain)의 복측피개영역(ventral tegmental area), 흑질(substantia nigra), 시상하부 활꼴핵(arcuate nucleus of hypothalamus) 등에 위치한다. 복측피개영역에서는 대뇌피질과 변연계 등으로 도파민 신경지배를 하는데, 이들을 각각 중뇌피질(mesocortical), 중뇌변연계(mesolimbic) 경로(pathway)라고 부른다. 흑질에서는 선조체로 도파민 신경지배를 하며 이를 흑질선조체 경로(nigrostriatal pathway)라고 부른다. 시상하부 활꼴핵에 위치한 도파민 뉴런(TIDA neuron)은 tuberoinfundibular pathway를 통하여 정중융기 부위로 도파민 신경지배를 한다(그림 1).

생합성과 분비

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생합성

그림 2. 도파민의 생합성과 분비 ( 출처 )

도파민을 분비하는 뉴런에서는 티로신(tyrosine)으로부터 티로신수산화효소(tyrosine hydroxylase)를 이용하여 L-DOPA를 합성하고, 다시 DOPA 디카르복실라제(DOPA decarboxylase)를 이용하여 카르복시기를 제거하여 도파민이 생성된다(그림 2).

분비

생성된 도파민은 다른 모노아민(monoamine)과 마찬가지로 소포성 모노아민 수송체(vesicular monoamine transporter, VMAT)에 의해 세포질(cytosol)에서 시냅스 주머니(synaptic vesicle)로 이동하여 축삭 말단(axon terminal)에 저장된다. 활동전압(action potential)이 축삭 말단에 도달하면 전압의존성 칼슘통로(voltage-gated Ca2+ channel)가 열려 세포질내 칼슘(Ca2+) 농도가 증가하므로 시냅스 주머니에 있던 도파민이 세포외배출(excocytosis)되어 시냅스 틈(synaptic cleft)으로 유리된다. 유리된 도파민은 시냅스이후 세포막(postsynaptic membrane)에 발현된 도파민 수용체(dopamine receptor)에 결합하여 효과를 나타낸다. 한편, 시냅스 틈에 있는 도파민은 시냅스이전 세포막(presynaptic membrane)에 발현된 도파민 수송체(dopamine transporter)에 의해 다시 축삭 말단으로 재흡수되기도 하며, 재흡수 후 다시 분비되기도 하고 모노아민산화효소(monoamine oxidase, MAO)에 의해 분해되기도 한다.

생리적 기능

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세포 효과

도파민은 세포막 수용체를 통하여 작용을 나타낸다. 도파민 수용체(dopamine receptor)는 D1부터 D5까지 모두 다섯 종류가 있다. 이 중 D1과 D5는 D1-유사(D1-like)라고 부르며 Gs 단백 의존적인 신호전달기전을 활성화시킨다. D2, D3, D4는 D2-유사(D2-like)라고 부르며 Gi/Go 단백 의존적인 신호전달기전을 활성화시킨다(그림 2). 따라서, 도파민은 흥분성(D1-유사 작용)이기도 하고 억제성(D2-유사 작용)이기도 하며, 이는 어떤 세포에 발현된 어떤 도파민 수용체에 작용하는가에 따라 결정된다.

중추신경계

뇌 안에서 도파민은 실행(executive function), 운동(motor control), 동기 부여(motivation), 각성(arousal), 강화(reinforcement), 보상(reward) 등을 조절한다. 도파민 뉴런은 뇌 안의 특정 부위에 무리를 지어 분포하고 있으며, 각 무리의 신경 지배 영역과 도파민 경로, 그리고 그 기능은 아래 표 1과 같다.

표 1. 도파민 뉴런의 위치에 따른 신경지배영역와 그 기능

도파민 뉴런의 위치	신경지배영역	도파민 경로	기능
흑질 (substantia nigra)	배측선조체 (dorsal striatum)	흑질선조체 경로 (nigrostriatal pathway)	운동 조절 (motor control)
복측피개영역 (ventral tegmental area)	전전두엽피질 (prefrontal cortex)	중뇌피질 경로 (mesocortical pathway)	보상(reward) 동기 부여(motivation)
	부족핵 (nucleus accumbens)	중뇌번연계 경로 (mesolimbic pathway)
시상하부 활꼴핵 (arcuate nucleus)	정중융기 (median eminence)	tuberoinfundibular pathway	프로락틴 분비 억제

관련 용어

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파킨슨병(Parkinson's disease), 도파민 수용체(dopamine receptor), 도파민 수송체(dopamine transporter)

참고 문헌

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1. 생리학 7판, 서울대학교 의과대학, 2004

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출처

제공처 정보
분자·세포생물학백과

• 제공처 한국분자·세포생물학회 
  
  
   http://www.ksmcb.or.kr/
• 한국분자·세포생물학회는 1989년 다학제를 기반으로 출범하여 30돌을 맞이하는 국내 생명과학분야의 대표 학회이다. 14,000여명의 회원 (4,200여명의 정회원외 학생회원, 단체회원, 산업체 회원을 포함)으로 구성되어 있다. 노벨상 수상자와 그에 버금가는 과학자가 참석하는 정기학술대회와 동계학술대회를 매년 개최하고 있으며 국제적으로 인정받는 SCI등재 학술지인 'Molecules and Cells'를 발행하고 있다. 21개의 위원회와 5개의 지역 분회, 18개의 분과로 구성되어서 활발한 학술활동을 하고 있을 뿐만 아니라, 생명과학 대중화와 지식 확산에도 힘을 쏟아서 경암바이오유스캠프, 경암바이오유스 멘토링, 경암바이오유스 실험실체험 사업, 웹진 출판도 진행하고 있다. 학회 주관으로 시상하는 상에는 한국분자·세포생물학회 학술상, M&C 우수논문상, 여성생명과학자상, Presidential Lecture Award, 일천기념강좌, 마크로젠과학자상, 아모레퍼시픽 차세대 연구자상, 서린 바이오사이언스 우수박사학위 논문상, 다카라 우수논문상, 바이오니아 차세대 연구자상이 있다.

도파민 [Dopamine] (분자·세포생물학백과)