[세포생물학] 9.2 : cell cycle control system - cyclin, CDK

 

이번 포스트에서는 지난 포스트에 이어서 세포주기의 조절 시스템에 대해 알아보도록 할게요.

 

 

 

위 그림에는 cell cycle에서의 3개 checkpoint(체크포인트)들이 나타나 있어요.

 

우선 G1-S기 사이, 즉 G1기 후반부의 checkpoint가 있는데, 이 때는 주변환경이 DNA replication(DNA 복제)를 수행하기에 적합한지를 확인해요.

 

한편 G2-M 사이(그 중에서도 딱 M phase에 enter하는 시점)의 checkpoint가 있는데, 여기서는 DNA replication이 잘 일어났는지, mitosis(체세포분열)가 진행되기에 적절한 환경인지를 확인하고, 그 밖에 세포가 충분한 에너지를 가지고 있는지 등도 확인해요.

 

마지막으로 M phase 중에서 특별히 metaphase(중기)와 anaphase(후기) 사이에 checkpoint가 있는데, 이 때는 모든 chromosome(염색체)들이 spindle(방추사)에 잘 붙어있는지를 확인해요.

 

 

cell cycle을 정교하게 조절하기 위해 매우 중요하게 작동하는 시스템 중 하나가 바로 cyclin-Cdk system이에요.

 

 

 

cyclin(사이클린)과 CDK의 모식도는 위와 같으며, 이 때 Cdk는 cyclin-dependent kinase의 약자에요. (이름을 보면 알 수 있는 것처럼 CDK는 cyclin이 있을 때 비로소 활성화되어 kinase, 즉 인산화효소로 작용할 수 있어요) 이들은 각 cell cycle 단계를 진행시키는 역할을 수행해요.

 

 

 

위 표에는 vertebrate(척추동물), budding yeast(출아효모)가 가지는 각종 cyclin, Cdk의 종류들이 나타나 있어요. 특별히 vertebrate의 경우에는 G1-Cdk의 형태로 작동할 때는 cyclin D와 Cdk4, Cdk6가, G1/S-Cdk로 작동할 때는 cyclin E와 Cdk2가, S-Cdk의 형태로 작동할 때는 Cyclin A와 Cdk2, Cdk2이, M-Cdk의 형태로 작동할 때는 Cyclin B와 Cdk1이 작동하는 식이에요.

 

 

실제로 각 cyclin은 특정 신호에 따라서 일정 시기동안만 발현량이 증가했다가 이후에는 다시 제거돼요. 그러다 보니 위와 같이 cell cycle이 아주 정교하게 조절될 수 있게 되는거죠.

 

 

 

한편 위 그림과 같이 S-cyclin은 S기 초반에서 M기 초중반까지 관찰되는 한편 M-cyclin은 M기 초반에서 M기 중반까지 관찰되고, G1/S-cyclin은 G1기 후반에 등장하고, G1-cyclin은 G1/S-cyclin을 만드는데 기여하게 돼요. 이 때의 이름은 각 cyclin들이 관여하는 세포 주기에 따라 붙여진 것이며, 앞서 살펴본 A, B, C, D, E의 명명법과는 다른 방식으로 붙인 이름이에요.

 

 

다음으로 cyclin이 Cdk를 활성화시키는 기작에 대해 알아볼게요.

 

 

 

기작을 간략히 나타내놓은 그림이 위와 같아요. 하나하나 살펴볼게요.

 

---

 

1. cyclin을 만나기 전의 Cdk는 kinase domain이 안쪽으로 숨겨져 있는 상태임. 한편, Cdk는 원래부터 내부에 ATP를 품고있는 분자임.

 

 

2. Cdk가 cyclin과 만나면 kinase domain이 부분적으로 풀어져서 부분적으로 활성을 띄게 됨. 이 때 T-loop으로 불리는 고리 조가 관찰됨. 

 

 

3. 이 복합체에 Cdk-activating kinase(CAK)로 불리는 단백질이 작용하는데, 구체적으로는 CAK가 Cdk를 인산화시켜서 Cdk가 완벽히 활성화됨.

 

---

 

이번 포스트에서는 cyclin, CDK 기반 세포주기의 조절 과정에 대해 살펴봤어요. 다음 포스트에서는 이러한 cyclin-CDK를 감시하고 조절하는 기작들에 대해 살펴볼게요.