24.4
고슴도치 신호 경로
고슴도치 신호전달(Hedgehog signaling)은 척추동물뿐만 아니라 무척추동물에서 배아 발달 및 조직 항상성 과정에서 세포 성장을 조절하는 보존된 신호 경로입니다.
제한되지 않은 고슴도치 신호는 암을 포함한 여러 인간 발달 이상과 질병으로 이어질 수 있습니다.
고슴도치 신호 경로에는 세 가지 핵심 플레이어가 있습니다.
국소 매개체 역할을 하는 지질 변형 활성 고슴도치 리간드, 고슴도치 리간드의 수용체 역할을 하는 Patched라는 막관통 단백질, 주요 효과기 분자 역할을 하는 Cubitus Interruptus 또는 Ci라고 하는 전사 조절자.
Ci는 전사 활성화제 역할을 하는 온전한 단백질 형태와 다양한 고슴도치 반응 유전자에 대한 전사 억제자 역할을 하는 Ci75라고 하는 절단된 형태의 두 가지 형태로 존재할 수 있습니다.
온전한 Ci는 융합된 키나아제(Fused kinase)와 키네신(kinesin)과 같은 단백질인 코스탈-2(Costal-2)로 구성된 미세소관에 결합된 다단백질 복합체와 관련하여 존재합니다.
Hedgehog ligand가 없을 때, Patched 단백질은 내부 세포 소포체에 존재하는 막관통 단백질인 Smoothened 단백질의 활성을 지속적으로 억제합니다.
이는 PKA, GSK3 및 CK1의 세 가지 키나아제에 의한 Ci의 처리를 유도하여 인산화하고 프로테아좀에서 추가 처리를 위해 표시하여 Ci75를 생성합니다.
그런 다음 Ci75는 핵으로 전위하고 공동 억제자와 관련하여 고슴도치 반응 유전자의 전사 억제를 돕습니다.
그러나 활성 고슴도치 리간드가 패치된 단백질과 iHog라는 공동 수용체에 결합하면 평활화된 단백질이 활성화되어 세포막으로 운반됩니다.
그런 다음, 평활화는 다단백질 복합체의 구성 요소를 막으로 모집하고 Cubitus Interruptus의 단백질 분해를 방해합니다.
그런 다음 온전한 Cubitus Interruptus는 핵으로 전위하고 다른 공동 활성화 분자를 모집하여 고슴도치 반응 유전자의 발현을 유도합니다.
헤지호그 유전자(Hh)는 헤지호그 가시와 마찬가지로 초파리의 혼란스럽고 머리카락 같은 강모 표현형의 성장을 제어하기 때문에 처음 발견되었습니다. Hh는 무척추동물과 척추동물 모두에서 기관의 발달과 항상성 유지에 중요한 역할을 합니다. 그러나 초파리에는 하나의 Hh 단백질만 있는 반면, 포유류에는 Sonic(Shh), Desert(Dhh) 및 Indian 헤지호그(Ihh)과 같은 여러 기능성 헤지호그 단백질이 있습니다. 이러한 상동성 단백질은 모두 포유류의 다양한 발달 과정에서 특수한 기능을 수행하도록 적응되었습니다. 또한 무척추동물의 Hh 신호전달과 달리 포유류 헤지호그 신호전달은 대부분의 척추동물 세포 표면에 존재하는 1차 섬모라고 불리는 미세소관 기반 소기관에 의존합니다.
헤지호그 신호 메커니즘
헤지호그 유전자는 소포체 내부에서 상당한 번역 후 변형을 겪는 헤지호그 전구체 단백질을 암호화합니다. 헤지호그 단백질의 이러한 지질 변형은 신호 전달 세포에서 활성 헤지호그 리간드의 분비 및 표적 세포로의 이동에 필수적인 역할을 합니다. 활성 헤지호그 리간드가 없는 경우, 표적 세포 표면에 존재하는 Patched 단백질은 하류 헤지호그 신호 전달의 주요 억제제입니다. 그러나 활성 헤지호그 리간드가 Patched 단백질에 결합하면 Smoothened라는 또 다른 막횡단 단백질이 세포 표면으로 이동합니다. 그런 다음 Smoothened 단백질은 Cubitus Interruptus의 분해에서 다중 단백질 미세소관 관련 복합체의 활성을 방해할 수 있습니다. Cubitus Interruptus는 Hh 신호 전달 경로의 주요 전사 활성화 인자이며 이후 핵으로 이동하여 Hh 표적 유전자의 발현을 켭니다.
기능 및 관련 질병
Hh 신호전달은 기관 발달에 중요하며, 배아 발생 중 Hh에 대한 혼란은 심각한 발달 이상을 초래할 수 있습니다. 또한, Hh 신호전달은 성인 조직의 유지 및 재생을 담당하는 줄기세포 재생에 필수적입니다. 따라서 Hh 신호 전달 경로의 이상은 췌장, 폐, 전립선, 유방 및 뇌종양을 포함한 특정 유형의 암을 유발할 수 있습니다. 이 때문에 Hh 유전자와 신호 전달 경로는 제약 산업에서 유효한 치료 표적입니다.
고슴도치 신호전달(Hedgehog signaling)은 척추동물뿐만 아니라 무척추동물에서 배아 발달 및 조직 항상성 과정에서 세포 성장을 조절하는 보존된 신호 경로입니다.
제한되지 않은 고슴도치 신호는 암을 포함한 여러 인간 발달 이상과 질병으로 이어질 수 있습니다.
고슴도치 신호 경로에는 세 가지 핵심 플레이어가 있습니다.
국소 매개체 역할을 하는 지질 변형 활성 고슴도치 리간드, 고슴도치 리간드의 수용체 역할을 하는 Patched라는 막관통 단백질, 주요 효과기 분자 역할을 하는 Cubitus Interruptus 또는 Ci라고 하는 전사 조절자.
Ci는 전사 활성화제 역할을 하는 온전한 단백질 형태와 다양한 고슴도치 반응 유전자에 대한 전사 억제자 역할을 하는 Ci75라고 하는 절단된 형태의 두 가지 형태로 존재할 수 있습니다.
온전한 Ci는 융합된 키나아제(Fused kinase)와 키네신(kinesin)과 같은 단백질인 코스탈-2(Costal-2)로 구성된 미세소관에 결합된 다단백질 복합체와 관련하여 존재합니다.
Hedgehog ligand가 없을 때, Patched 단백질은 내부 세포 소포체에 존재하는 막관통 단백질인 Smoothened 단백질의 활성을 지속적으로 억제합니다.
이는 PKA, GSK3 및 CK1의 세 가지 키나아제에 의한 Ci의 처리를 유도하여 인산화하고 프로테아좀에서 추가 처리를 위해 표시하여 Ci75를 생성합니다.
그런 다음 Ci75는 핵으로 전위하고 공동 억제자와 관련하여 고슴도치 반응 유전자의 전사 억제를 돕습니다.
그러나 활성 고슴도치 리간드가 패치된 단백질과 iHog라는 공동 수용체에 결합하면 평활화된 단백질이 활성화되어 세포막으로 운반됩니다.
그런 다음, 평활화는 다단백질 복합체의 구성 요소를 막으로 모집하고 Cubitus Interruptus의 단백질 분해를 방해합니다.
그런 다음 온전한 Cubitus Interruptus는 핵으로 전위하고 다른 공동 활성화 분자를 모집하여 고슴도치 반응 유전자의 발현을 유도합니다.
From Chapter 24:
Now Playing
24.4 : 고슴도치 신호 경로
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
1.7K Views
24.1 : 노치 신호 경로
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
5.2K Views
24.2 : 표준 Wnt 신호 전달 경로
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
2.2K Views
24.3 : 비표준 Wnt 신호 전달 경로
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
1.7K Views
24.5 : NF-kB 종속 신호 경로
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
2.3K Views
24.6 : 일주기 리듬과 유전자 조절
유전자 발현의 대체 신호 전달 경로
2.4K Views