[생화학] 11.1 : 세포 내 신호전달(cell signaling)
이번 포스트에서는 세포 내 신호전달의 기본적인 내용들에 대해 알아보자.
signal transduction을 통해서는 cell이 environment로부터 signal을 받아들일 수 있음. 이 때 signal에 해당하는 것으로는 antigen, hormone, NT, light, touch, pheromone 등이 있음. 이런 signal들이 signal transduction에 의해 전달되면 결과적으로 differentiation, antibody production, growth, sexual cell division, asexual cell division 등의 output이 발생하는 것이 가능함.
흔히 signal들은(물론 아닌 경우도 있지만) ligand를 통해 전달되며, 이 ligand는 receptor에 의해 인지됨. 이 때 receptor는 membrane에 bound된 complex form일수도 있고, soluble protein의 form일 수도 있음.
typical한 ligand로는 small ion, organic molecule들(대표적으로 adrenalin(=ephinephrine)이 있음), polysaccharide(대표적으로 heparin, fibroblast growth factor(FGF)등이 있음), insulin과 같은 peptide, VEGF(vascular endothelial growth factor)와 같은 protein 등이 있음. (참고로 이 때 VEGF는 혈관 형성에 있어 매우 중요하게 작용함)
위 표에는 각종 ligand들이 정리되어 있으므로 참고할 것.
위 그림에는 signal-transducing system이 가지는 6가지 특징이 나타나 있음. 우선 (a)는 selectivity로, 말 그대로 딱 맞는 ligand가 tight하게 결합했을 때만 signal이 전달된다는 것임. (b)에 나오는 amplification의 경우, 신호 전달 과정에서 신호가 증폭됨을 말해줌. 다음으로 (c)에 나오는 modularity의 경우, 각 module이 특정한 modification, 혹은 특정한 상황 하에서 서로 조립되는 것이 가능하다는 것임. 이 때 여러 unit들이 모여 module을 형성할 수도 있으므로 이 경우 multivalent라는 표현을 사용하곤 함. (d)는 desensitization/adaptation으로, 이런 특징이 있기 때문에 신호가 적절한 정도 켜져있다가 그 이후에는 꺼질 수 있게 됨. (e)는 integration으로, 이 경우 말 그대로 어떤 신호에 의해서는 특정 messenger가 많아지는 반면, 어떤 신호에 의해서는 특정 messenger가 적어져서 결국에 이들 두 개의 effect가 합쳐져 하나의 net change를 형성하게 된다는 것임. (f)는 localized response이며, 이 경우 signal을 주고받는 녀석, 혹은 signal을 억제하는 녀석들이 다 근처에 존재해서 결과적으로 신호 전달이 효율적으로 일어난다는 것임. (대표적인 예로, lipid raft에서는 이런 식의 localization이 일어남)
실제로 receptor는 위와 같이 꽤나 specific하게 ligand와 결합함. 평균적으로 receptor와 ligand 사이의 결합과 관련해서 dissociation constant Kd가 10^(-7)M임. 이 말인즉슨 왠만한 농도조건 하에서는 매우 specific하게 receptor와 ligand 사이의 binding이 일어나는 것임.
위 그림에는 GPCR, RTK, gated ion channel, nuclear receptor들에 대한 대략적인 작동 mechanism이 표현되어 있으므로 참고할 것. (참고로 이 때 nuclear receptor에 붙는 ligand는 passive diffusion을 통해 막을 통과해서 세포 내로 들어옴)
다음 포스트부터는 각각의 대표적인 신호전달경로들에 대해 알아보자.