1. 세포의 신호전달
개체 - 기관 - 조직 - 세포로 이어진 고도로 조직화된 사회
가. 세포들의 의사소통 방법
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_signaling
1) 신호전달 물질(Signal molecule)
- 특수한 분자를 출력하여 특정한 세포가 반응하게 하는 물질
2) 수용체(Receptor)
- 신호전달물질을 받아들여 신호를 세포에 전달하는 곳
- 어떤 신호전달물진인지에 따라 세포의 반응이 다 다르다
3) 신경섬유(Neural fiber)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Synapse
- 모든 생체 정보를 독점적으로 수집하고 해석하는 곳
- 우리의 행동을 결정하는 곳
- 전기식 신호전달을 한다.
- 시냅스(Synapse)를 통한 효율적인 신호전달을 한다.
나. 신호물질 및 신경전달물질
1) 단백질 / 펩타이드
- Insulin(혈당량 조절)
- Epidermal growth factor(상피세포 성장촉진)
2) 스테로이드
- Steroide hormone(염증, 삼투압조절, 염증, 생식, 성징에 중요한 역할 및 호르몬도 수용함)
3) 지방산 유도체
- Prostaglandin(일련의 생리활성)
4) 작은 분자
- Acetylcholine
- amino acid
- nucleotide
5) 가스
: Nitric oxide(근육 이완 효소 활성화)
다. 수용체(Receptor)의 종류
* 도메인(domain) - 단백질의 각각의 영역 *
1) 세포막 수용체 단백질
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_(biochemistry)
- Extracellular domain
- transmembrane domain
- intracellular domain
2) 세포핵 수용체(Nuclear receptor) 단백질
세포 내부에 존재하여, 세포막을 통과할 수 있는 신호물질을 수용함
DNA와 결합하여 유전자 발현을 직접 조절할 수 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_receptor
- Ligand binding domain
- DNA binding domain
- Transcriptional regulation domain
라. 세포내부의 신호전달 경로
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Signal_transduction
1) 신호전달 단백질(Signaling proteins, cell signal transduction protein)
- 세포내부의 단백질을 활성화시키는 단백질
2) 삼차원 형태변화
- 세포내부에서 인식을 하여 단백질의 구조가 삼차원으로 변한다.
마. 단백질의 3차원 형태(Conformation) 결정
- 분자들 사이에 작용하는 비공유결합
- 아미노산의 서열에 따라 특정한 힘에 의해서 3차원 형태가 만들어지는 것
1) 수소결합(Hydrogen bond)
2) 정전기적 결합(Ionic bond)
3) 반데르발스 힘(Van der Waals force)
4) 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/G_protein-coupled_receptor
5) 리간드(Ligand)
- 수용체와 결합하면서 상호작용을 통해 비 공유결합을 형성하는 물질
- 리간드가 붙음으로 인해 신호전달 물질이 결합하여 세포가 수용체가 활성화 되었는지 확인할 수 있게 된다.
바. 세포 신호전달의 이펙터(Effector)
- 세포의 신호전달을 받아 실질적으로 일을 해야 하는 것들
1) 전사조절인자(Transcriptional regulator)
- 유전자 발현을 조절하는 인자
- 어느시점에서 어떤 유전자가 발현해야 되는지 결정하는 것
2) 대사관련 효소(Metabolic enzyme)
- 대사의 방향을 바꾸고 대사와 관련된 효소들을 활성화 시켜 변화시키는 효소
3) 세포골격계 조절인자(Cytoskeletal regulators)
- 세포의 모양, 운동성을 변화시킴
※ 세포 신호전달의 목적
1) 증식 및 분열 조절
2) 성장 조절
3) 분화 조절
4) 대사 조절
5) 사멸 조절
6) 이동 조절
세포는 수많은 의사소통을 통해서 다양하게 조절함
2. 거리에 따른 신호물질 전달방법에 따른 분류
가. Endocrine signaling(몸 전체) - 내분비 신호전달
- 신호를 보내는 세포와 신호를 받는 세포간의 거리가 먼 경우
- 혈관을 이용하는 방식으로 온몸에 신호를 보낼 수 있다.
- 대표적으로 인슐린(Insulin), 스테로이드 호르몬(Steroid hormone)
나. Paracrine signaling - 측분비 신호전달
- 자기세포 주변에서만 신호를 주고 받는 전달방법
- 세포와 세포끼리 직접적으로 신호를 주고 받는다.
- 대표적으로 EGF(Epidermal growth factor)
다. Synaptic transmission - 시냅스 신경전달
- 긴 신경다발관을 이용해 신호가 전달되는 방법
- 신호전달의 거리가 아주 가까이 있어 신호전달 효율이 높다.
- 효율이 높으니 빠르게 신호전달될 수 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Neurotransmission
라. Contact-mediated signaling - 직접신호 전달
- 세포와 세포가 맞닿아 신호를 전달하는 과정
- 대표적으로 델타 리간드(Delta-Notch)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_signaling
마. Direct intercellular signaling(Gap junction)
- 세포끼리 직접적으로 통로(Channel)이 이어져 있어 신호를 주고 받는다
- 대표적으로 이온(ion), 2차 전달자(Second messenger)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Connexon
3. 분자 스위치
가. 분자 스위치1 : 가역적인 단백질 인산화
- 외부에서 온 신호를 정지시킬 수 있게 만드는 장치
- 산이 단백질에 붙었다 떨어졌다 하면서 세포를 작동하게 할 수 있다.
나. 인산화 효소(Kinase)
- ATP와 같은 고에너지 주개 분자의 인산기를 특정한 기질에 전달하는 인산화반응을 촉매하는 효소
- 작동을 정지시키기 위해서 탈인산화효소(Phosphatase)를 통해 작동을 중지시킨다.
- 세린(Serine), 트레오닌(Threonine), 타이로신(Tyrosine) 아미노산과 결합
다. GTP 결합 단백질
- 몸속의 뉴클리오타이드(Nucleotide)와 GDP가 강하게 결합되어 있는 것을 뻬어버리면서
GTP의 농도가 올라가면서 단백질이 활성화 된다.
- GEF(Guanosine nucleotide exchange factor) : GDP를 분리시키는 역할
- GAP(GTPase activating protein) : GDP를 붙게하는 역할
라. 세포신호전달 증폭기전(second messenger)
- 세포 외부에서 온 신호 전달이 세포 표면에 있는 수용체를 활성화시키고, 세포 내부로 신호를 전달하는 과정에서 신호를 증폭시키는 분자
- adenylyl cyclase(cAMP 합성효소)를 통해 증폭을 시키는 것이다.
출처 : https://slideplayer.com/slide/5743333/
4. 신호물질 수용체의 종류
가. 효소 연결 수용체(enzyme-linked receptor) - 세포막
- 수용체의 자체가 효소로 되어 있는 것
- 비활성 상태에서는 독립적으로 존재하다 신호전달물질이 결합을 하면 두개의 효소 연결 수용체가 결합을 하여 도메인이 활성화 된다.
출처 : http://membranereceptors.com/transduction-process/enzyme-linked-receptors/
나. G단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor) - 세포막
- 세포막을 7번관통하여 내부에 돌출된 모데인이 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/G_protein-coupled_receptor
다. 이온채널 수용체(ion Channel receptor) - 세포막
- 신경세포에서 많이 사용함
- 외부에서 온 신호 전달물질과 많이 결합을 함
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Ligand-gated_ion_channel
라. 세포핵 수용체(nuclear receptor)
- 세포막을 통해 들어온 스테로이드 호르몬 같은 세포 신호전달 물질과 결합한다.
출처 : https://www.semanticscholar.org/paper/Combinatorial-roles-of-nuclear-receptors-in-and-Glass-Ogawa/0db101af4202d89894288b1d3db6588b491d2788
5. 막 관통(Transmembrane)방식
가. 효소 연결 수용체(enzyme-linked receptor)
1) 인산화 효소(Kinase, 키네이즈)
- 신호전달과정을 인산화(phosphrylation)를 시킴으로 세포가 작동하게하는 아주 중요한 분자(molecule)
- 수용체(receptor)이면서 효소(kinase)
2) single-pass alpha-helix
- 외부에서 일어난 형태 변화가 내부로 전달되기 쉽지 않은 구조
- dimer라는 기전을 형성하여 내부의 효소를 활성화를 시키는 구조
3) 수용체 타이로신 인산화효소(Receptor tyrosine Kinase)
출처 : http://mct.aacrjournals.org/content/4/4/677
4) 인산화 효소의 단계적 연쇄반응(Kinase phosphorylation cascade)
- 한번에 반응이 일어나는 것이 아니라 순차적으로 분리가 일어난다.
- 각 과정이 세포에 의해서 통제가 가능하여 아주 정교한 신호전달이 이루어지고 있다.
나. G단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor)
1) G단백질 연결수용체(GPCR)
- 신호전달물질이 GPCR에 붙으면 G-단백질이 알파, 베타로 분리
각 알파, 베타는 cAMP를 만들어 외부에서 온 신호를 증폭시켜 하부로 전달시킨다.
2) Protein Kinase A(PKA)
출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteinkinase_1.svg
- 복합체를 이루고 있는 PKA는 Regulatory subunit과 Catalytic subunit이 서로 잡고 억제를 하고 있는 과정에서 cAMP의 수치가 높아지면서 Catalytic subunit이 활성화된다.
- 대사관련 효소, 유전자 발현에 조절 등을 한다.
※ 혼자 공부한 것이니 정확한 정보가 아닙니다. ※
부족한 점이나 수정사항 있으면 댓글을 남겨주세요.
개체 - 기관 - 조직 - 세포로 이어진 고도로 조직화된 사회
가. 세포들의 의사소통 방법
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_signaling
1) 신호전달 물질(Signal molecule)
- 특수한 분자를 출력하여 특정한 세포가 반응하게 하는 물질
2) 수용체(Receptor)
- 신호전달물질을 받아들여 신호를 세포에 전달하는 곳
- 어떤 신호전달물진인지에 따라 세포의 반응이 다 다르다
3) 신경섬유(Neural fiber)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Synapse
- 모든 생체 정보를 독점적으로 수집하고 해석하는 곳
- 우리의 행동을 결정하는 곳
- 전기식 신호전달을 한다.
- 시냅스(Synapse)를 통한 효율적인 신호전달을 한다.
나. 신호물질 및 신경전달물질
1) 단백질 / 펩타이드
- Insulin(혈당량 조절)
- Epidermal growth factor(상피세포 성장촉진)
2) 스테로이드
- Steroide hormone(염증, 삼투압조절, 염증, 생식, 성징에 중요한 역할 및 호르몬도 수용함)
3) 지방산 유도체
- Prostaglandin(일련의 생리활성)
4) 작은 분자
- Acetylcholine
- amino acid
- nucleotide
5) 가스
: Nitric oxide(근육 이완 효소 활성화)
다. 수용체(Receptor)의 종류
* 도메인(domain) - 단백질의 각각의 영역 *
1) 세포막 수용체 단백질
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_(biochemistry)
- Extracellular domain
- transmembrane domain
- intracellular domain
2) 세포핵 수용체(Nuclear receptor) 단백질
세포 내부에 존재하여, 세포막을 통과할 수 있는 신호물질을 수용함
DNA와 결합하여 유전자 발현을 직접 조절할 수 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_receptor
- Ligand binding domain
- DNA binding domain
- Transcriptional regulation domain
라. 세포내부의 신호전달 경로
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Signal_transduction
신호물질을 받은 수용체가 케스테이드로 전달하여 신호전달 단백질을 활성화
1) 신호전달 단백질(Signaling proteins, cell signal transduction protein)
- 세포내부의 단백질을 활성화시키는 단백질
2) 삼차원 형태변화
- 세포내부에서 인식을 하여 단백질의 구조가 삼차원으로 변한다.
마. 단백질의 3차원 형태(Conformation) 결정
- 분자들 사이에 작용하는 비공유결합
- 아미노산의 서열에 따라 특정한 힘에 의해서 3차원 형태가 만들어지는 것
1) 수소결합(Hydrogen bond)
2) 정전기적 결합(Ionic bond)
3) 반데르발스 힘(Van der Waals force)
4) 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/G_protein-coupled_receptor
5) 리간드(Ligand)
- 수용체와 결합하면서 상호작용을 통해 비 공유결합을 형성하는 물질
- 리간드가 붙음으로 인해 신호전달 물질이 결합하여 세포가 수용체가 활성화 되었는지 확인할 수 있게 된다.
바. 세포 신호전달의 이펙터(Effector)
- 세포의 신호전달을 받아 실질적으로 일을 해야 하는 것들
1) 전사조절인자(Transcriptional regulator)
- 유전자 발현을 조절하는 인자
- 어느시점에서 어떤 유전자가 발현해야 되는지 결정하는 것
2) 대사관련 효소(Metabolic enzyme)
- 대사의 방향을 바꾸고 대사와 관련된 효소들을 활성화 시켜 변화시키는 효소
3) 세포골격계 조절인자(Cytoskeletal regulators)
- 세포의 모양, 운동성을 변화시킴
※ 세포 신호전달의 목적
1) 증식 및 분열 조절
2) 성장 조절
3) 분화 조절
4) 대사 조절
5) 사멸 조절
6) 이동 조절
세포는 수많은 의사소통을 통해서 다양하게 조절함
2. 거리에 따른 신호물질 전달방법에 따른 분류
가. Endocrine signaling(몸 전체) - 내분비 신호전달
- 신호를 보내는 세포와 신호를 받는 세포간의 거리가 먼 경우
- 혈관을 이용하는 방식으로 온몸에 신호를 보낼 수 있다.
- 대표적으로 인슐린(Insulin), 스테로이드 호르몬(Steroid hormone)
나. Paracrine signaling - 측분비 신호전달
- 자기세포 주변에서만 신호를 주고 받는 전달방법
- 세포와 세포끼리 직접적으로 신호를 주고 받는다.
- 대표적으로 EGF(Epidermal growth factor)
다. Synaptic transmission - 시냅스 신경전달
- 긴 신경다발관을 이용해 신호가 전달되는 방법
- 신호전달의 거리가 아주 가까이 있어 신호전달 효율이 높다.
- 효율이 높으니 빠르게 신호전달될 수 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Neurotransmission
라. Contact-mediated signaling - 직접신호 전달
- 세포와 세포가 맞닿아 신호를 전달하는 과정
- 대표적으로 델타 리간드(Delta-Notch)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_signaling
마. Direct intercellular signaling(Gap junction)
- 세포끼리 직접적으로 통로(Channel)이 이어져 있어 신호를 주고 받는다
- 대표적으로 이온(ion), 2차 전달자(Second messenger)
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Connexon
3. 분자 스위치
가. 분자 스위치1 : 가역적인 단백질 인산화
- 외부에서 온 신호를 정지시킬 수 있게 만드는 장치
- 산이 단백질에 붙었다 떨어졌다 하면서 세포를 작동하게 할 수 있다.
나. 인산화 효소(Kinase)
- ATP와 같은 고에너지 주개 분자의 인산기를 특정한 기질에 전달하는 인산화반응을 촉매하는 효소
- 작동을 정지시키기 위해서 탈인산화효소(Phosphatase)를 통해 작동을 중지시킨다.
- 세린(Serine), 트레오닌(Threonine), 타이로신(Tyrosine) 아미노산과 결합
다. GTP 결합 단백질
- 몸속의 뉴클리오타이드(Nucleotide)와 GDP가 강하게 결합되어 있는 것을 뻬어버리면서
GTP의 농도가 올라가면서 단백질이 활성화 된다.
- GEF(Guanosine nucleotide exchange factor) : GDP를 분리시키는 역할
- GAP(GTPase activating protein) : GDP를 붙게하는 역할
라. 세포신호전달 증폭기전(second messenger)
- 세포 외부에서 온 신호 전달이 세포 표면에 있는 수용체를 활성화시키고, 세포 내부로 신호를 전달하는 과정에서 신호를 증폭시키는 분자
- adenylyl cyclase(cAMP 합성효소)를 통해 증폭을 시키는 것이다.
출처 : https://slideplayer.com/slide/5743333/
4. 신호물질 수용체의 종류
가. 효소 연결 수용체(enzyme-linked receptor) - 세포막
- 수용체의 자체가 효소로 되어 있는 것
- 비활성 상태에서는 독립적으로 존재하다 신호전달물질이 결합을 하면 두개의 효소 연결 수용체가 결합을 하여 도메인이 활성화 된다.
출처 : http://membranereceptors.com/transduction-process/enzyme-linked-receptors/
나. G단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor) - 세포막
- 세포막을 7번관통하여 내부에 돌출된 모데인이 있다.
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/G_protein-coupled_receptor
다. 이온채널 수용체(ion Channel receptor) - 세포막
- 신경세포에서 많이 사용함
- 외부에서 온 신호 전달물질과 많이 결합을 함
출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Ligand-gated_ion_channel
라. 세포핵 수용체(nuclear receptor)
- 세포막을 통해 들어온 스테로이드 호르몬 같은 세포 신호전달 물질과 결합한다.
출처 : https://www.semanticscholar.org/paper/Combinatorial-roles-of-nuclear-receptors-in-and-Glass-Ogawa/0db101af4202d89894288b1d3db6588b491d2788
5. 막 관통(Transmembrane)방식
가. 효소 연결 수용체(enzyme-linked receptor)
1) 인산화 효소(Kinase, 키네이즈)
- 신호전달과정을 인산화(phosphrylation)를 시킴으로 세포가 작동하게하는 아주 중요한 분자(molecule)
- 수용체(receptor)이면서 효소(kinase)
2) single-pass alpha-helix
- 외부에서 일어난 형태 변화가 내부로 전달되기 쉽지 않은 구조
- dimer라는 기전을 형성하여 내부의 효소를 활성화를 시키는 구조
3) 수용체 타이로신 인산화효소(Receptor tyrosine Kinase)
출처 : http://mct.aacrjournals.org/content/4/4/677
4) 인산화 효소의 단계적 연쇄반응(Kinase phosphorylation cascade)
- 한번에 반응이 일어나는 것이 아니라 순차적으로 분리가 일어난다.
- 각 과정이 세포에 의해서 통제가 가능하여 아주 정교한 신호전달이 이루어지고 있다.
나. G단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor)
1) G단백질 연결수용체(GPCR)
- 신호전달물질이 GPCR에 붙으면 G-단백질이 알파, 베타로 분리
각 알파, 베타는 cAMP를 만들어 외부에서 온 신호를 증폭시켜 하부로 전달시킨다.
2) Protein Kinase A(PKA)
출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteinkinase_1.svg
- 복합체를 이루고 있는 PKA는 Regulatory subunit과 Catalytic subunit이 서로 잡고 억제를 하고 있는 과정에서 cAMP의 수치가 높아지면서 Catalytic subunit이 활성화된다.
- 대사관련 효소, 유전자 발현에 조절 등을 한다.
※ 혼자 공부한 것이니 정확한 정보가 아닙니다. ※
부족한 점이나 수정사항 있으면 댓글을 남겨주세요.
댓글
댓글 쓰기