세포신호전달계 - 수용체 단백질에 따른 분류 (세포 표면 수용체 - 1 )

세포 표면 수용체

-개폐성 이온채널

-효소 연결 수용체

-G-단백질 연결 수용체

 

핵 수용체

-동형이합 수용체

-이형이합 수용체

 

(1) 세포 표면 수용체

1. 개폐성 이온 채널

신호물질이 채널을 열면 이온이 전기화학적 구배에 따라 이동하면서 세포 내 변화를 일으킴

 

2. 효소 연결 수용체

수용체 도메인+효소 도메인 , 세포를 한 번만 관통

GC-C(구아닐릴 고리화효소)는 세포자살,세포분화 신호를 전달한다 (출처 : https://www.researchgate.net/figure/Overview-of-GC-C-signalling-Various-pathways-that-are-either-directly-regulated-by-GC-C_fig3_40447357)

(i)구아닐릴 고리화효소 수용체(Receptor guanylyl cyclase)

리간드가 수용체 도메인에 결합해서 수용체 단백질의 구조 변화가 일어남

카이네이스가 수용체 단백질의 구조 변화를 인식해서 세포질의 구아닐릴 고리화효소 도메인의 티로신 기를 인산화함

인산화된 구아닐릴 고리화효소 도메인은 GTP를 이차 전달자인 cGMP로 바꿈

활성화된 G-카이네이스가 다양한 하위 단백질들의 세린/트레오닌 기를 인산화해서 신호 전달을 함

 

*cAMP

아데닐릴 고리화효소(Adenylyl cyclase)가 만듦

이차전달자로 PKA를 활성화 함

신호 전달이 끝나면 cAMP 포스포다이에스터라아제가 AMP로 분해함

 

*cGMP

구아닐릴 고리화효소(Guanylyl cyclase)가 만듦

이차 전달자로 PKG를 활성화함

신호 전달이 끝나면 cGMP 포스포다이에스터라아제가 GMP로 분해함

 

예 1) 구아닐린/장독소 수용체(Guanylin/enterotoxin receptor)

구아닐린 : 15개의 아미노산으로 이루어진 단백질로 대장의 술잔세포가 분비함

-소장, 대장 세포막의 구아닐린/장독소 수용체에 결합함

-세포질 내에 cGMP가 만들어져서 G-카이네이스를 활성화함

-여러 단계를 거쳐 아데닐릴 고리화효소가 활성화돼서 cAMP를 합성함

-cAMP가 PKA를 활성화하면, 세포막의 CFTR 단백질이 인산화돼서 Cl- 분비가 촉진됨

-여러 이온들과 물이 함께 배출됨

 

예 2) NO-활성 구아닐릴 고리화효소(NO-activated guanylyl cyclase)

인접한 세포의 세포질 내에 증가한 Ca2+이 칼모듈린 단백질과 복합체를 형성함

Ca2+ , 칼모듈린 복합체와 결합한 NO 신테이스가 아르기닌을 시트룰린으로 바꾸면서 NO 가스를 만듦

NO가스가 세포막을 단순확산 해서 옆 세포로 퍼짐

NO가스가 세포질의 NO활성 구아닐릴 고리화효소(수용체 도메인에 헴 기가 있음)와 결합해서 신호 전달 경로를 활성화함

-소동맥 평활근 확장, 장기 기억, 심장의 수축력 감소, 발기(비아그라 : cGMP PDE의 저해제로 세포질 내 cGMP 농도를 높게 유지함) 등에 관여함

티로신 카이네이스 수용체(출처:https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Cell_and_Molecular_Biology/Book%3A_Cells_-_Molecules_and_Mechanisms_(Wong)/14%3A_Signal_Transduction/14.04%3A_Receptor_Tyrosine_Kinases)

(ii) 티로신 카이네이스 수용체(Receptor tyrosine kinase)

리간드가 결합하지 않았을 때, 수용체 도메인은 효소 도메인의 활성을 억제하고 있음

리간드가 수용체에 결합하면, 수용체가 이량체를 형성하면서 단백질의 구조가 바뀌어서 티로신 카이네이스 도메인이 활성화됨

티로신 카이네이스 도메인의 티로신 기에 자가 인산화(Autophosphorylation)가 일어남

PTB(phosphotyrosin-binding) 도메인을 가진 도킹(Docking) 단백질이 티로신 카이네이스 도메인의 인산화 도니 티로신 기에 붙으면, 티로신 카이네이스 도메인이 도킹 단백질에 인산화를 함

SH2 도메인을 가진 어댑터(Adapter) 단백질이 도킹 단백질의 인산화된 티로신 기에 붙음

GEF가 어댑터 단백질의 SH3 도메인에 결합함

GEF가 Ras 단백질에 붙어 있던 GDP를 배출하고 GTP로 치환함

스캐폴드(Scaffold) 단백질이 어댑터 단백질의 SH3 도메인에 붙으면, 여러 하위 단백질들이 와서 결합함

하위 단백질들 간의 상호 작용으로 연쇄적인 신호 전달이 일어남

-Raf-1이 MEK의 세린 기를 인산화함

-MEK이 Erk의 세린/티로신 기를 인산화함

-Erk가 핵으로 이동해서 여러 전사인자들의 세린/트레오닌 기를 인산화함

-인산화된 전사인자가 여러 유전자들의 전사를 조절함

janus kinase pathway (출처:https://www.sinobiological.com/research/enzymes/janus-kinase-jak)

(iii) 티로신 카이네이스 연관 수용체(Tyrosine kinase-associated receptor)

ㄱ) Src 신호 전달

리간드가 효소 도메인이 없는 수용체에 결합함

Src가 수용체의 구조 변화를 인식해서 세포질 도메인의 티로신 기들에 인산화를 함

Src를 비롯한 여러 단백질들이 SH2 도메인을 이용해서 수용체의 인산화된 티로신기에 부착함

Src가 다른 단백질들의 티로신 기를 인산화해서 활성화함

ㄴ) 야누스 카이네이스(janus kinase) 신호 전달

많은 백혈구 세포들의 신호 전달에 관여함

-리간드가 수용체 단백질에 결합함

-야누스 카이네이스가 수용체의 세포질 도메인에 붙음

-활성화된 야누스 카이네이스가 수용체 세포질 도메인의 티로신 기들에 인산화를 함

-SH2 도메인을 가진 STAT(signal transducers and activators of transcription)이 인산화된 티로신에 결합함

-야누스 카이네이스가 STAT을 인산화하면, 인산화된 STAT은 이량체를 형성하고 핵으로 이동해서 여러 유전자들의 전사를 조절함

 

(iv) 티로신 포스파테이스 수용체(Receptor tyrosine phosphatase)

리간드가 결합하면 세포질의 티로신 포스파테이스 도메인이 활성화됨

Src, 야누스 카이네이스 등 다양한 표적 단백질들의 인산기를 제거함

 

(v) 세린/트레오닌 카이네이스 수용체(Receptor serine/threonine kinase)

세포의 분화, 증식 등 다양한 과정을 조절하는 TGF-β가 타입Ⅰ이량체, 타입Ⅱ 이량체의 사량체로 이루어진 수용체에 결합함

타입Ⅱ가 타입Ⅰ의세린/트레오닌기를인산화함

활성화된 타입Ⅰ이 수용체에 결합한 Smad 단백질을 인산화함

인산화된 Smad 단백질은 수용체에서 떨어져 co-Smad(Smad4)와 결합하고 핵으로 이동해서 여러 유전자들의 전사를 조절함