칼슘/칼모듈린 의존성 단백질 인산화효소 II (CaMKII)

한 줄 정의: 칼슘 신호를 시냅스 강화로 바꾸는 대표적인 인산화효소입니다.

쉽게 풀면

학습이 일어날 때 시냅스로 칼슘이 들어오는데, 이 칼슘 신호는 금세 사라집니다. CaMKII는 칼슘이 들어온 순간 활성화된 뒤 스스로에게 인산기를 붙여 칼슘이 빠져나간 뒤에도 한동안 켜진 상태를 유지합니다. 그동안 수용체와 골격 단백질을 손질해 시냅스를 더 강하게 만듭니다.

왜 중요한가

짧은 칼슘 신호가 어떻게 오래 가는 기억 흔적으로 바뀌는지를 설명하는 고전적인 분자 모형이어서 학습·기억 연구의 표준 등장 인물입니다. 시냅스후밀도에서 가장 풍부한 단백질 중 하나라는 점에서 시냅스 구조 연구에서도 자주 다뤄집니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"CaMKII의 자가인산화 부위를 변이시킨 생쥐에서는 고빈도 자극에 의한 장기강화 유지가 뚜렷하게 손상되었다."

칼슘이 사라진 뒤에도 효소가 켜져 있어야 시냅스 강화가 유지된다는 가설을 유전학적으로 검증한 문장입니다.

조금 더 깊게 보면

CaMKII는 12개의 소단위가 모여 바퀴 모양 복합체를 이루는데, 한 소단위가 활성화되면 이웃 소단위를 인산화해 주는 구조 덕분에 '분자 스위치'로 작동할 수 있습니다. 활성화된 효소는 NMDA 수용체의 GluN2B 부위에 결합해 시냅스에 머물고, AMPA 수용체를 인산화하거나 새로 끌어와 시냅스 반응을 키웁니다. 반대 방향의 신호는 탈인산화 효소가 담당하므로, 인산화와 탈인산화의 균형이 강화와 약화를 가른다고 서술됩니다.

주의할 점

장기강화가 시냅스 강도가 커지는 현상 자체를 가리킨다면, CaMKII는 그 현상을 일으키는 분자 중 하나입니다. 장기강화에 관여하는 분자는 여럿이므로 둘을 동일시하지 않아야 합니다.