[생화학] 22.1 : 호르몬의 구조와 기능 - 1

 

 

 

앞서의 chapter에서는 cellular level에서 일어나는 metabolism에 대해 주로 다뤘었음. 이제 whole organism level에서의 metabolism에 focus를 맞춰보자.

 

 

 

 

위 그림에는 insulin과 관련된 100년의 역사가 정리되어 있음. 

 

 

 

 

 

위 그림의 위쪽에 나타나 있는 것처럼, neuronal signaling에 의해 nerve cell은 neurotrasnmitter를 방출하고, 근방(<1μm)에 위치한 cell에게 영향을 미치게 됨. 한편 위 그림 아래에 나타나 있는 것과 같이 hormonal signaling에서는, hormone이 bloodstream을 통해서 가까운, 혹은 먼 organ으로(1m or more) 전달되어서 작용할 수 있음.

 

 

그런데 hormone은 정말 적은 양 만들어지기 때문에, purify하기 어려움. (실제로 chemical analysis를 위해 충분할 정도의 TRH를 뽑아내기 위해서는 1,000,000마리의 pig가 필요함) 그렇기에 radio-labeled antibody를 사용한 radioimmunoassay(RIA)를 사용하거나, 혹은 colored product를 이용한 ELISA 등을 이용해 주로 detection하곤 함. (다시 말해 적은 양의 hormone을 detection하기 위해서 high affinity로 결합하는 agent를 사용해주는 것임)

 

 

 

그렇다면, 이렇게 적은 양의 hormone이 어떻게 우리 몸에서 작용할 수 있는 것일까. 이 배경에는 hormone-receptor interaction의 높은 affinity과 높은 specificity가 있음. 놀랍게도 hormone과 receptor 사이의 affinity는 NT와 receptor간의 affinity보다도 10^3배정도 더 강함. 게다가 이들 둘의 interaction은 매우 specific해서 다양한 hormone 중 특정 녀석만이 특정 receptor에 결합할 수 있음.

 

 

 

한편 hormone의 결합에 의해서 5개 type의 downstream event가 발생할 수 있음. 첫번째는 cAMP, inositol triphosphate(IP3) 등에 의한 신호전달이고, 두번째는 Tyr kinase(e.g. EGFR, PDGFR)에 의한 신호전달이고, 세번째는 hormone-gated ion channel의 개폐에 의한 신호전달이고, 네번째는 adhesion receptor→cytoskeleton으로의 신호전달이고, 마지막은 steroid 계열의 hormone이 nuclear receptor에 인식된 후 gene expression이 조절되는 방식의 신호전달임.

 

 

 

 

이와 관련된 그림이 위와 같음. 보면 일단 cell surface receptor에 의해 인식된 hormone에 의해서 metabotropic하게, 혹은 ionotropic하게 변화가 유발될 수 있고, 한편 nuclear receptor에 의해 인식된 hormone에 의해서 (주로) gene expression이 조절될 수 있음.

 

 

일반적으로 peptide hormone, amine hormone은 extracellular하게 위치해 있는 receptor에 binding함. (peptide hormone의 대표적인 예로는 insulin을, amine hormone의 대표적인 예로는 epinephrine(adrenaline)을 들 수 있음) 이들은 주로 GPCR을 경유해서 세포 내부로 신호를 전달하게 됨.

 

 

 

 

 

한편 mammalian hormone은 다시 paracrine, endocrine, autocrine의 3가지 종류로 나눌 수 있음.

 

paracrine은 extracellular space로 분비되어서 neighboring target으로 diffuse되게 됨. 이런 식으로 작동하는 대표적인 hormone으로 eicosanoid를 들 수 있음. (eicosanoid는 inflammation, pain을 유발하게 됨) endocrine hormone의 경우 blood로 release되며, target cell까지 혈관을 타고 전달됨. 마지막으로 autocrine의 경우 분비한 cell 그 자체가 분비물을 다시 reception해서 영향을 받는 경우를 말함.

 

 

 

 

위 표에는 hormone을 종류에 따라 분류해놓은 data가 나타나 있음. 이 중 peptide hormone, catecholamine 계열 hormone, eicosanoid 등은 plasma receptor에 의해 인식되고, steroid, vitamin D, retinoid, thyroid hormone 등은 nuclear receptor에 의해 주로 인식되며, nitric oxide와 같은 gase의 경우 cytosolic receptor에 의해 인식됨.

 

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 알아보자.