[스크랩] NO(일산화질소)에 의한 세포 신호 전달

		NO(일산화질소)에 의한 세포 신호 전달
		1. Nitric Oxide(NO) 약 10여년 전만 하더라도 nitric oxide(NO)는 단지 자동차나 항공기에서 배출되는 물질로서 산성비를 초래하거나 오존층을 붕괴시키는 독성이 매우 강한 가스성 물질로만 여겼었다. 그러나 오늘날 많은 학자들에 의하여 이 가스성 무기화학 물질인 NO의 생체내 역할들이 밝혀 지면서 생명체에 유익한 물질로 새롭게 인식되고 있다. 작고 불안정하며 생물학적 반감기가 짧은 단순 분자이나 독성이 강한 이 원자 자유기(free radical)인 NO는 화학적으로 전자가 쌍을 이루지 않은 전자 궤도 함수를 가지고 있으며, 긴 알킬 사슬을 갖는 지방산, 알코올기, 티올기 및 이들을 포함한 단백질과 결합하여 새로운 자유기를 형성하는 산화성 물질로 알려져 있다. 1980년 Furchgott와 Zawadzki는 혈관 내피 세포에서 유리되어 인접한 평활근 세포를 이완시키는 아주 불안정한 확산 인자를 보고하였으며, acetylcholine 같은 물질의 자극에 의하여 내피 세포에서 분비되고 동맥의 이완에 필수적인 역할을 하는 이 인자를 endothelium-derived relaxing factor(EDRF)라고 불렀다. 1985년 hemoglobin과 superoxide anion(O2-) 같은 EDRF의 강력한 제거 물질들이 발견되었고, Ignaro 등은 NO가 수용성 guanylate cyclase를 활성화시켜 세포내 cyclic guanosine monophosphate(cGMP)의 증가를 유도하고 혈관 평활근 세포를 이완시키는 신호 분자라고 하였으며, 1988년에 비로소 EDRF는 NO라는 사실이 확인되었다. 1981년 이전까지 NO의 생성은 특정한 세균의 질소화 과정에서 발생되는 것으로 생각되었으나, Green 등은 설치류의 체내에서 많은 nitrate가 합성된다고 하였으며, 1985년 Stuehr과 Marletta는 세균의 endotoxin을 마우스 복강에 주입하면 대식 세포에서 nitrite와 nitrate가 다량으로 분비되고 L-arginine을 기질로 이 물질들이 생성된다고 하였다.

출처 : 다이어트1256

글쓴이 : 하늘감사 원글보기

메모 :

뇌 세포 신호전달물질-체계 규명   2000년 10월 10일

도파민의 전달과정 인간의 뇌는 수천억개 이상의 신경세포로 구성돼 있다. 이들 간의 복잡한 네트워크를 통해 학습이나 기억과 같은 고등한 지적 기능이 발휘된다. 그런데 이 신경세포들은 어떤 메커니즘을 통해 서로에게 신호를 보낼까. 한마디로 요약하면 세포 사이의 미세한 연결 부위(시냅스)를 통해 신경전달물질이 분비됨으로써 정보가 전달된다. 올해의 노벨생리의학상 수상자 3인은 바로 이 메커니즘을 구체적으로 밝힌 인물들. 아르비드 카를손교수는 뇌조직이 손상돼 근육이 마비되거나 떨리는 증세를 보이는 파킨슨병의 원인을 밝혔다. 도파민이라고 불리는 신경전달물질이 뇌의 기저핵 부위에서 부족할 때 이 병에 걸린다는 것이다. 폴 그린가드교수와 에릭 캔들교수는 1980년대에 신경생리학 분야를 공동으로 연구해 신경세포간의 신호전달체계를 밝혀내는데 크게 기여했다. 이들은 도파민을 비롯한 수많은 신경전달물질이 구체적으로 어떤 과정을 거쳐 다른 신경세포에 신호를 전달하는지를 밝혔다. 특히 캔들교수의 경우 바다달팽이에 대한 실험을 통해 학습과 기억 작용이 일어날 때 시냅스에서 어떤 변화가 발생하는지를 밝혔다. 그는 또 사람의 단기 기억과 장기 기억이 신경세포의 분자 수준에서 서로 다르다는 점을 밝히기도 했다. 캔들교수의 제자인 서울대 생명과학부 강봉균교수는 “이번 수상자들의 업적으로 이전에는 심리학의 영역으로 인식된 학습과 기억 분야가 자연과학적인 차원에서 해석될 수 있었다”며 “뇌기능을 조절하는 신경전달물질의 실체가 완전히 밝혀진다면 치매를 비롯한 각종 뇌질환을 정복하는 길도 열리게 된다”고 설명했다.

신경세포 신호전달과정 관여 단백질 동정

[출처 : http://www.bio.com/os/htmlos/p.a.g.e/news/research/r : 2001년 07월 18일]

---

사람이나 동물이 생각하고 움직이며 무엇인가를 기억하기 위해서는 신경전달물질(neurotransmitters)을 매개체로 신경세포(nerve cells) 사이에서 신호 전달이 원활하게 일어나야 한다. 이 같은 신경세포의 신호 전달 과정에 관여하는 새로운 단백질이 미국 유타대학(Univ. of Utah) 과학자들에 의해 동정됐다는 소식이다. 선충(nematode)을 대상으로 한 동물 실험을 통해 얻어진 이번 연구 결과는 영국의 저명한 학술지 "네이쳐(Nature)", 7월 19일자에 발표됐다.

연구진이 실험 대상으로 사용한 선충은 번식 주기가 짧고 돌연변이 유도가 쉽기 때문에 신경계(nerve system)를 연구하는데 많이 사용되는 동물이다. 그리고 사람이나 다른 동물과 선충 사이에서 동일한 신경계 화학 물질이 발견된다는 장점도 함께 갖는다. 선충은 보통 토양에서 서식하며 몸체의 길이는 1밀리미터 정도로 작은 편에 속한다.

연구진이 동정한 단백질은 UNC-13이라 불리는 것으로 모든 동물에 존재하는 물질이다. 이 단백질이 비정상적인 형태를 나타낼 경우 선충이 제대로 운동하지 못하고 섭식 및 배설 활동도 할 수 없게 된다는 사실이 이번 연구를 통해 확인됐다. 이번 연구 결과의 요지는 UNC-13 단백질이 신택신(syntaxin)이란 또 다른 단백질을 도와 신경세포 내에 존재하는 신경전달물질을 수집한 다음 인접한 신경단위세포(neuron)로 방출하는 과정을 유도한다는 것이다.

신택신은 새총(catapult) 모양의 구조를 갖는 단백질이다. 이 단백질이 어떤 형태로 접히는지에 따라 신경전달물질을 함유하는 막 구조물(membrane bubbles)이 신택신과 결합을 형성하는지 여부가 결정된다. 일단 신경전달물질을 함유하는 막 구조물이 신택신과 결합하면 신경세포 내벽으로 신경전달물질이 침투할 수 있다. 이 같은 과정을 통해 하나의 신경세포에서 다른 신경세포로 신경전달물질이 이동하면서 신호가 전달된다.

이번 연구는 일련의 실험을 통해 UNC-13 단백질이 존재하지 않을 경우 신택신 단백질이 닫힌 구조를 유지해 신경전달물질을 함유하는 막 구조물과 결합하지 않고 결과적으로 신경세포 사이에 신경전달물질의 이동이 일어나지 않는다는 것을 확인했다. 그리고 연구진은 이를 근거로 UNC-13 단백질의 기능이 신택신 단백질의 구조를 열린 상태로 만들어서 신경전달물질의 이동을 원활하게 한다는 가설을 세운 후 이를 검증하기 위한 실험을 시도했다. 결과는 연구진의 가설이 옳다는 것이다.

사람이나 동물이 통증을 느끼거나 소리를 듣고 무엇인가를 기억한다는 것은 수 백만 개의 신경단위세포가 신경전달물질을 통해 서로 신호를 주고받는 것을 의미한다. 그리고 신경세포가 주고받는 신호의 강도는 신경전달물질을 함유하는 막 구조물의 수에 따라 결정된다는 사실이 이번 연구를 통해 확인됐다. 따라서 UNC-13 단백질의 역할에 의해 신경 신호의 강도가 결정된다는 결론이 나올 수 있다.

지금까지 발표된 연구 결과들에 따르면, 기억력의 강도는 신경전달물질에 대한 수용체(receptor)의 수가 많을수록 좋아진다. 이번 연구는 수용체의 수뿐만 아니라 신경전달물질의 양에 의해서도 기억력의 강도가 결정된다는 것을 가리킨다. 이 같은 연구 결과는 신경 정보의 저장과 이동이 일어나는 과정을 조절하는 분자 물질의 존재를 규명한 것으로 뇌와 신경 작용에 대한 기작을 좀 더 자세히 규명하는데 큰 도움을 줄 것으로 전망된다. - (ironlee@cjdream.

 

미국 존스홉킨스 대학의 Andre Levchenko 박사를 비롯한 연구팀은 세포 표면에 있는 수용체로부터 내부로 신호가 전달되는 과정에 일종의 시계와 같은 장치가 있다는 사실을 발견, 지난 11월 8일자 Science지에 연구 결과를 발표하였다.
이 시계는 신호를 가공하여 주기적으로 전달하는 역할을 한다.

세포의 표면에서는 끊임없이 외부의 신호를 인지하여 내부로 전달하는 일이 일어나고 있다.
이 신호 전달 과정은 여러 단백질이 관여하고 있는 일련의 반응으로 진행되어 신호는 표면으로부터 최종 목적지까지 연속적으로 전달된다.
그러나 Levchenko 박사의 연구팀은 NF-kappaB라는 신호 물질을 연구하는 과정에서 신호 전달 경로가 단순한 전화선처럼 수동적인 것이 아니라 정보를 가공하기도 하는 매우 복합적인 것이라는 사실을 알게 되었다.

그들의 연구에 의하면 신호 경로가 짧은 시간 활성화 되었을 때는 마치 시계가 한 번 똑딱거리는 것처럼 한 차례의 펄스가 핵으로 전달되어 한 세트의 유전자를 활성화 시켰다.
그러나 활성화 시간이 길어지면 더 여러 차례의 펄스가 전달되고 활성화 되는 유전자 수도 많아졌다.
이 과정에서 각 펄스 간의 간격이 매우 중요하여 간격이 너무 길거나 짧아지는 경우에는 유전자들이 제대로 반응하지 못하는 것으로 보인다.

이와 같은 연구 결과를 통해 그들은 신호 전달 경로는 정보를 가공하여 시계처럼 주기적으로 작용한다고 결론을 내리고 있다.
즉 수동적인 전화선처럼 받은 신호를 무조건 단순하게 내부로 보내는 것이 아니라 핵에 있는 유전자의 리듬에 맞춰 특정 간격으로 신호를 전달해 준다는 것이다.
암을 비롯하여 수많은 질병이 신호 전달 경로의 불균형에서 비롯되기 때문에 연구팀은 이 새로운 발견이 의학적인 응용으로 이어질 것으로 기대하고 있다.

 

 

소개글

세포신호전달(Cell Signaling)

목차

Ⅰ. 세포간 신호전달 방식의 종류
⑴내분비 신호전달(endocrine signaling)
⑵측분비 신호전달(paracrine signaling)
⑶자가분비 신호전달(autocrine signaling)
Ⅱ. 세포간 신호전달 물질의 종류
⑴스테로이드 호르몬과 스테로이드 수용체군
⑵산화질소와 일산화탄소
⑶신경전달물질
⑷펩타이드 호르몬과 성장인자
⑸에이코사노이드
Ⅲ. 세포 표면 수용체의 종류와 기능
⑴이온통로 연결 수용체
⑵G단백질 결합 수용체
⑶수용체형 단백질-타이로신 키나제
⑷사이토카인 수용체와 비수용체형 단백질-티로신 인산화효소
Ⅳ. 세포 내 신호전달 경로
⑴cAMP(cyclic AMP) 경로
⑵cGMP(cyclic GMP) 경로
⑷MAP Kinase 경로
⑸JAK/STAT 경로
Ⅴ. 결론

본문요약

모든 세포는 주위 환경의 신호에 반응한다. 가장 단순한 생물체인 박테리아도 포도당이나 아미노산(amino acid)이 있는 방향으로 이동하며, 효모는 세포막 수용체에 결합하는 펩타이드(peptide)를 통한 신호전달에 의하여 교배가 이루어진다.
다세포 식물 및 동물의 세포도 마찬가지이다. 단, 원핵세포나 단세포 진핵생물과 달리 다세포 식물 및 동물은 여러 개의 세포로 구성되어 있고, 그렇기 때문에 다세포 생물체의 세포는 고립되어서는 살아남을 수 없다. 이에 따라 각 세포간의 의사소통과정, 즉 세포신호전달(Cell Signaling)이 매우 중요하게 작용한다는 것이 다를 뿐이다.
이제부터 동물세포에서의 신호전달을 분자, 세포 수준에서 살펴보려 한다. 이를 위해 우선 세포 내 신호전달의 일반적 원리에 대해서 논하고, 다음으로 외부 신호물질과 이와 결합하는 수용체, 여러



Ⅴ. 결론
생명은 무척이나 신비롭다. 생물체는 구조적으로 매우 유기적이며 효율적인 시스템들을 갖추고 있고, 이는 다세포 동물에서의 세포 간 신호전달에 있어서도 마찬가지이다. 세포간 신호전달은 내분비 신호전달, 측분비 신호전달, 자가분비 신호전달의 세 가지 방식으로 이루어지며, 각각의 경우에 전달되는 물질은 스테로이드 호르몬과 스테로이드 수용체군, 산화질소와 일산화탄소, 신경전달물질, 펩타이드 호르몬과 성장인자, 에이코사노이드의 다섯 가지로 크게 분류할 수 있다. 이런 세포 간 신호전달 물질을 받아들이는 세포 표면 수용체는 이온통로 연결 수용체, G단백질 결합 수용체, 수용체형 단백질-타이로신 키나제, 사이토카인 수용체와 비수용체형 단백질의 네 가지로 분류가 가능하며, 세포 표면 수용체가 얻은 정보를 다시 세포 내로 전달하는

참고자료

* Geoffrey M. Cooper 저, 정병갑 외 14인 공역, [분자세포생물학(The Cell)] (서울:한우리, 2002)
* 약품생화학분과위원회, [분자 약품 생화학] (동명사, 2003)
* 평하굉 외 3인 공저, 정해영 역, [분자세포생물학분자의학] (서울:월드사이언스, 2001)
* 佐佐本 博己 저, 정해영 역, [그림으로 펼쳐지는 생명현상의 분자기전] (서울:월드사이언스, 2003)
* Bruce Alberts 외 7인 공저, 박상대 역, [필수세포생물학(Essential Cell Biology)] (서울:교보문고, 2005)

키워드

세포신호전달, Cell Signaling, 분자세포생물학, 일반생물

 

 

세포 신호 전달

세포는 세포 외부의 신호를 전달받아 환경의 변화에 따라 민감하게 자신을 변화시킬 수 있는 능력을 가집니다. 다세포 생물의 경우에는 세포 간의 상호작용이 개체를 유지하는데 필수적이므로 세포의 신호전달은 더욱 중요한 의미를 가집니다.

신호전달을 유도하는 물질은 표적세포의 특정한 수용체에 의해 인지됩니다. 대부분의 경우 신호전달물질은 세포막을 투과하지 못하여 세포막에 위치한 수용체에 결합하는 것으로 신호가 전달됩니다. 세포막을 투과하는 물질의 경우는 세포내에 수용체가 있기도 합니다. 세포막에 위치한 수용체는 그 하위 신호전달 과정에 따라 크게 세 가지로 나누어집니다.

첫째 이온채널 연결 수용체는 평상시에는 이온이 투과할 수 없으나 신호물질이 결합하는 경우에는 채널이 열리면서 이온의 투과를 일으킵니다.

둘째 G-단백질 연결 수용체는 신호물질의 존재에 의해 G-단백질을 활성화시키는 능력을 가집니다. 그리고 활성화된 G-단백질은 수용체로부터 분리되어 또 다른 효소나 이온 채널을 활성화시키게 됩니다.

셋째 효소 연결 수용체는 수용체 자체로 효소 작용을 할 수 있어서 신호전달물질이 붙으면 효소 작용이 활성화되어 세포 내 신호전달을 개시합니다

비록 한정된 수의 신호전달물질이 작용하지만 세포는 항상 여러 외부 신호를 동시에 받아들이고 있으므로 다양한 조합을 통해 경우에 따라 세포의 매우 특이적인 변화를 일으킬 수가 있습니다.