14장- 신호전달 물질과 수용체

이번글은 World of the cell 14장 신호전달 물질과 수용체에 관한 2번째 포스팅입니다.

 

 

 

CHAPTER 14. 1

 

- 신호전달 기작: 신호전달물질과 수용체들

 

14장은 신호전달물질이 수용체에 결합하여 2차 신호전달물질을 발생시켜 세포의 활동을 조절하는 방법에 대한 내용입니다.

 

◎화학적 신호들과 세포의 수용체들

 

먼저 세포에 전해지는 신호의 전달 종류와 수용체의 특징에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

●신호의 종류

 

①내분비 신호(endocrine signal)

 

 

 

endocrine이란 그리스어로 안으로 분비하는 것을 의미합니다. 여기에 속하는 것은 호르몬이 대표적입니다. 호르몬 같은 신호전달물질들은 표적 조직에서 멀리 떨어진 장소에서 합성되어 혈관을 타고 신체의 여러 부위로 이동합니다.

 

②측분비 신호(paracrine signal. para는 그리스어로 ‘옆’이라는 의미)

 

 

 

측분비신호는 생장 인자와 같이 특정 장소에서 만들어진후 확산에 의해 가까운 거리에 위치한 조직에 작용하는 신호를 말하는 것입니다.

 

 

③근접 신호(juxtacrine signal).

 

 

 

근접신호란 신호를 내보내는 세포와 받아들이는 세포가 물리적으로 접촉하고 있을 정도로 가까이에 위치해 있는 경우를 말합니다.

 

 

④자가 분비 신호(autocrine signal)

 

자가 분비 신호는 세포 자신이 신호전달물질을 만들고 그 신호전달물질에 의해 영향을 받는 경우입니다.

 

 

●신호 전달 물질

 

신호 전달 물질은 아미노산, 펩티드, 단백질, 지방산, 지질, 뉴클레오티드 등이 있습니다. 친수성의 신호 전달 물질은 표적세포 표면에 있는 수용체와 결합하여야 하고 소수성 신호전달물질들은 지질로 이루어진 세포막 통과가 가능하기 때문에 직접 핵이나 세포기질에 있는 수용체에 결합하는데 두 경우 모두 1차 전령(primary messenger)이 됩니다. 이들의 수용체와의 작용을 통해 2차 전령들(second messenger)이 세포의 한 위치에서 유래된 세포 내부로 연결시켜 신호 증폭과정이 일어나게 됩니다.

 

특정 세포가 수용체-리간드 결합을 해석하여 세포의 특성이나 유전자 발현을 변화시키는 이러한 과정을 신호전달(signal transduction)이라고 합니다.

 

★소수성 신호 전달 물질중 스테로이드 호르몬은 콜레스테롤로부터 유래되고 레티노이드는 비타민 A로부터 유래됩니다.

 

 

●수용체를 통한 신호전달물질 결합

 

특정 작용을 하는 전달물질이 정확하게 표적세포에 전달되는 방법

 

 

1. 수용체와의 결합

 

수많은 신호전달물질중 표적세포는 세포에 필요한 신호전달물질을 구분하는데 이것은 필요한 신호물질이 표적세포에

있는 딱 들어맞는 수용체와 결합하기 때문입니다. 리간드와 수용체의 결합은 비공유결합을 해서 결합세기가 약한데 그렇기 때문에 신호 전달을 위해서는 여러개의 결합이 필요합니다.

 

2. 수용체 친화도(receptor affinity)

 

리간드의 농도와 수용체간의 상관관계를 나타내며 해리상수(dissocialtion constant; Kd)로 그 수치를 나타냅니다. 해리상수는 수용체 절반을 채울수 있는 리간드 양입니다. 해리 상수의 범위는 10-7~10-10 정도입니다.

 

해리상수가 작다는 말은 작은 양의 리간드로도 수용체의 절반을 채울수 있다는 것을 의미합니다. 이것은 다시 말하면 리간드는 높은 친화도를 가져서 얼마 안되는 양으로도 수용체와 잘 결합 가능한 것입니다.

 

해리상수가 높다는 뜻은 수용체의 절반을 채우기 위해서는 많은양의 리간드가 필요하다는 뜻입니다. 다시 말하면 수용체와 리간드 사이의 결합이 낮은 친화도를 가진다는 것입니다.그렇기 때문에 많은 양의 리간드가 필요합니다.

 

3. 수용체 하향조절

 

세포의 수용체가 리간드와 결합을 하는 것은 일정한 리간드가 계속 존재해서이기 보다는 리간드 농도의 변화 때문에 작동을 합니다. 만약 리간드가 오랜 시간동안 수용체에 결합해 있게 되면 세포는 적응 과정을 거쳐서 더 이상 리간드에 반응하지 않습니다. 같은 리간드에 세포를 더욱 자극 시키려면 리간드의 양이 더욱 많아져야 합니다. 약물에 중독된 사람이 더 많은 약물에 반응하는 것과 같은 맥락입니다.

 

세포가 리간드에 적응해서 더 이상 같은 농도의 리간드에 반응하지 않는 것을 수용체 하향조절(receptor down regulation)이라고 합니다. 이러한 적응 보이는 것에는 두가지 유형이 있습니다.

 

①수용체 매개 세포내 섭취(receptor mediated endocytosis)

 

 

 

기존 리간드 농도에 적응한 세포는 표면 수용체 농도를 조절하는데 수용체를 포함하는 세포막의 적은 부분을 세포안으로 함입시켜 수용체 농도를 줄입니다. 이렇게 되면 세포 표면의 수용체 양이 적어져 리간드에 대한 세포의 반응이 줄게 됩니다.

 

②둔감화(desensitization)

 

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(베타 아드레날린 수용체의 C말단 도메인에 인산화 과정이 일어나는 둔감화과정)

 

일반적인 둔감화 과정은 수용체 분자의 세포기질 부분의 특정 아미노산에 인산기를 더해서 이뤄집니다. 이렇게 되면 수용체가 변해서 세포반응을 유도하는 변화를 시작하지 못합니다. 리간드가 없어지면 세포는 휴지기 상태의 반응성을 회복하는 과정을 거치게 되는데 탈인산효소가 수용체에 결합한 인산기를 제거합니다.

 

● 약물로서의 리간드 연구

 

신호전달물질인 리간드와 비슷한 물질을 만들어 신호전달과정을 활성화 시키거나 통제할 수 있습니다. 수용체에 결합하여 수용체를 활성화 시키는 물질을 작용제(agonist)라고 합니다. 이와 반대로 신호전달 과정을 억제하는 물질을 대항물질(antagonist)이라고 합니다.

 

①이소프로테레놀 - Ḅ-아드레날린성 수용체를 활성화 시킵니다. 이소프로테레놀은 천식치료나 심장을 자극하는데 사용된다.

 

 

②프로프라놀올 – B-아드레날린성 수용체를 억제시킨다. 혈압과 심장근육의 수축을 줄이거나 불안 발작을 줄이는데 사용됩니다.

 

 

 

③파모티딘 – 위에 존재한는 세포에서 발견되는 특정한 종류의 히스타민에 결합해서 기능을 저해합니다. 펩시드 AC라는 상품명으로 위산 조절제로 판매되고 있습니다.