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LECTURE 01

Cell Signaling

Signal → Receptor → Intracellular signaling → Cellular response

🧭 Lecture Map

이번 강의의 가장 기본적인 흐름은 다음과 같다.

Signal molecule → Receptor → Intracellular signaling proteins → Effector proteins → Cellular response

Cell signaling은 단순한 세포 간 communication뿐 아니라 외부 환경을 sensing하는 과정에도 사용된다.

📡 Receptor Classification

Cell-surface receptors

Intracellular receptors

⭐ 시험 포인트

Cell-surface receptor의 주요 종류를 구분할 수 있어야 한다.

특히 다음 세 가지의 차이를 이해한다.

1️⃣ G-Protein-Coupled Receptor

GPCR이 ligand에 의해 활성화되면 heterotrimeric G protein의 활성화가 일어난다.

핵심 변화:

GDP → GTP

Major effectors

🔵 cAMP Pathway

대표적인 GPCR downstream pathway:

GPCR → Adenylyl cyclase → cAMP → PKA → CREB → Gene transcription

🟠 PLC-β Pathway

Phospholipase C-β는 membrane phospholipid인 PIP₂를 분해한다.

PIP₂ → IP₃ + DAG

2️⃣ Enzyme-Linked Receptor

대표적인 예는 Receptor Tyrosine Kinase (RTK) 이다.

Growth-factor signaling

Growth factor → RTK → Grb2 / SOS → Ras → Raf → MEK → ERK

최종적으로 protein activity와 gene expression을 변화시킬 수 있다.

⭐ Signaling & Cancer

Growth-factor signaling pathway 구성 요소의 이상은 cancer와 밀접하게 연결될 수 있다.

특히 다음 요소들의 관계를 pathway 형태로 기억한다.

EGFR → Ras → Raf → MEK → ERK

3️⃣ Enzyme-Associated Receptor

receptor 자체가 enzyme인 것이 아니라, receptor와 별도의 intracellular enzyme이 연관되어 작동한다.

대표적인 예:

Cytokine receptor → JAK → STAT → Gene transcription

⚠️ 헷갈리지 말기

Enzyme-linked receptor

→ receptor 자체에 enzymatic activity가 존재

Enzyme-associated receptor

→ 별도의 intracellular enzyme과 연결되어 작동

🔀 Signaling Crosstalk

실제 세포에서는 signaling pathway가 독립적으로 움직이지 않는다.

GPCR, RTK 등의 pathway가 서로 연결되며 여러 downstream target을 공동으로 조절한다.

따라서 실제 cellular response는 여러 signaling pathway의 integration 결과로 이해해야 한다.

🔬 Experimental Reasoning

Growth-factor receptor가 활성화되었는지 어떻게 확인할까?

한 가지 방법은 phospho-specific antibody를 이용해 receptor phosphorylation을 측정하는 것이다.

예:

Growth factor treatment → phospho-EGFR 측정 → receptor activation 평가

⭐⭐ Experimental Design Checklist

Signaling experiment를 설계할 때는 단순히 “반응이 있는가?”만 보면 안 된다.

🧠 Single-Cell Thinking

Population average만 측정하면 서로 다른 cellular behavior를 구별하지 못할 수 있다.

예를 들어:

Situation A
일부 세포는 완전히 ON, 나머지는 OFF

Situation B
모든 세포가 중간 정도로 activation

두 경우의 population average는 비슷할 수 있지만 biological behavior는 완전히 다를 수 있다.

🧪 Paper Example — P2RY8

P2RY8은 GPCR이며 B-cell migration 억제와 관련된 receptor이다.

연구의 질문:

“P2RY8의 natural ligand는 무엇인가?”

Experimental strategy

P2RY8-expressing cells → Transwell migration assay → Bioactivity detection → Fractionation → Mass spectrometry → Ligand identification

최종적으로 S-Geranylgeranyl-L-glutathione 이 ligand로 확인되었다.

🔬 논문에서 배울 점

중요한 것은 ligand 이름만 외우는 것이 아니라 어떻게 발견했는지 이해하는 것이다.

좋은 assay를 만든 뒤, bioactivity가 존재하는 fraction을 반복적으로 좁혀가고, 마지막에 chemical identity를 밝혀내는 흐름을 이해한다.

🧠 Lecture 01 최소 암기 세트

📝 Self Check

  1. GPCR activation 과정에서 GDP와 GTP는 어떻게 변화하는가?
  2. cAMP의 대표 downstream kinase는 무엇인가?
  3. PLC-β가 PIP₂를 분해하면 어떤 두 second messenger가 생성되는가?
  4. Enzyme-linked receptor와 enzyme-associated receptor의 차이는 무엇인가?
  5. RTK-Ras pathway의 순서를 설명할 수 있는가?
  6. receptor activation을 phosphorylation으로 측정하려면 어떤 실험적 접근을 사용할 수 있는가?
  7. population-average measurement의 한계는 무엇인가?
  8. P2RY8 ligand discovery에서 Transwell migration assay는 왜 필요했는가?