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.
Cell-surface receptor의 주요 종류를 구분할 수 있어야 한다.
특히 다음 세 가지의 차이를 이해한다.
GPCR이 ligand에 의해 활성화되면 heterotrimeric G protein의 활성화가 일어난다.
핵심 변화:
GDP → GTP
대표적인 GPCR downstream pathway:
GPCR → Adenylyl cyclase → cAMP → PKA → CREB → Gene transcription
Phospholipase C-β는 membrane phospholipid인 PIP₂를 분해한다.
PIP₂ → IP₃ + DAG
대표적인 예는 Receptor Tyrosine Kinase (RTK) 이다.
Growth factor → RTK → Grb2 / SOS → Ras → Raf → MEK → ERK
최종적으로 protein activity와 gene expression을 변화시킬 수 있다.
Growth-factor signaling pathway 구성 요소의 이상은 cancer와 밀접하게 연결될 수 있다.
특히 다음 요소들의 관계를 pathway 형태로 기억한다.
EGFR → Ras → Raf → MEK → ERK
receptor 자체가 enzyme인 것이 아니라, receptor와 별도의 intracellular enzyme이 연관되어 작동한다.
대표적인 예:
Cytokine receptor → JAK → STAT → Gene transcription
Enzyme-linked receptor
→ receptor 자체에 enzymatic activity가 존재
Enzyme-associated receptor
→ 별도의 intracellular enzyme과 연결되어 작동
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.
한 가지 방법은 phospho-specific antibody를 이용해 receptor phosphorylation을 측정하는 것이다.
예:
Growth factor treatment → phospho-EGFR 측정 → receptor activation 평가
Signaling experiment를 설계할 때는 단순히 “반응이 있는가?”만 보면 안 된다.
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.
P2RY8은 GPCR이며 B-cell migration 억제와 관련된 receptor이다.
연구의 질문:
“P2RY8의 natural ligand는 무엇인가?”
P2RY8-expressing cells → Transwell migration assay → Bioactivity detection → Fractionation → Mass spectrometry → Ligand identification
최종적으로 S-Geranylgeranyl-L-glutathione 이 ligand로 확인되었다.
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.