세포들이 의사소통하는 법

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-19

요약: 척추 동물의 배아 발달 동안에, 신호전달 분자들은 그것이 있는 위치에 있는 각각의 세포에 알린다. 이런 식으로, 세포는 그것의 특별한 구조와 기능을 발달시킬 수 있다. 처음으로, 연구자들이 이들 신호전달 분자들이 긴 단섬유 세포 돌출부를 통해서 다발로 전달되는 것을 보였다. 그림. 중추신경계에서 세포 분화의 통제 척추동물에서 배아 발달 동안에, 신호전달 분자들은 그것이 놓인 위치에서 각각의 세포들에게 알린다. 이런 식으로, 세포는 그것의 특정한 구조와 기능을 발달시킬 수 있다. 처음으로, 칼스루에기술연구소(Karlsruhe Institute of Technology (KIT))에 있는 연구자들이 이들 신호전달 분자들이 긴 단섬유 돌출부를 통해서 다발로 전달되는 것을 보였다. KIT의 유럽지브라피쉬자원센터(European Zebrafish Resource Center (EZRC))의 과학자들의 지브라피쉬 연구들은 그 신호전달 분자들의 이동이 어떻게 신호전달 성질에 영향을 주는지를 밝혔다. 저널 Nature Communications에 실린 논문이 그 결과를 보여준다. 유기체들, 기관들 그리고 조직들은 다양한 종류의 수천 가지의 세포들로 이루어진 복잡한 삼차원적인 시스템들이다. 척추 동물의 배아 발달 동안에, 각각의 세포는 그 조직에서 그것이 놓여있는 위치에 대한 정보를 필요로 한다. 이 위치 정보는 그 세포가 나중에 맞는 기능을 하기 위해서 특정한 세포 형태로 발달할 수 있도록 해준다. 이 정보는 이른바 모르포젠(morphogenes)이라는 신호전달 분자들을 통해서 전달된다. 이들 모르포젠들은 조직에 균일하게 분포하지 않고 그것들의 농도는 다양하다. 다양한 농도는 표적 세포에서 다양한 유전자들을 활성화시킨다. 발달하는 중추 신경계에 있는 세포들은 Wnt 단백질 중에 속하는 신호 분자들로부터 그들의 위치 정보를 받는다. Wnt 단백질의 농도는 세포가 전뇌 또는 후뇌의 세포로 분화할지를 결정한다. “이들 신호 분자들의 분포는 정확하게 통제되어야 한다”고 KIT 독성학 및 유전학연구소(Institute of Toxicology and Genetics (ITG))의 연구 그룹의 책임자인, Steffen Scholpp는 설명했다. ”농도나 전송 방향의 작은 변화는 배아 발달 동안에 대량 기형이나 암과 같은 심각한 손상을 일으킬지도 모른다”고 Scholpp는 말했다. 이제 처음으로, Steffen Scholpp의 연구 그룹이 Wnt 단백질들이 이른바 사상위족(filopodia)이라는 긴 세포 돌출부를 통해서 특이적으로 전달되는 것을 보였다. 저널 Nature Communications에서, 과학자들은 신호전달 인자들이 그 사상위족의 끝에만 실린다고 보고했다. 이런 식으로, 신호전달은 접촉 시에 즉시 시작될 것이다. 신호전달 인자들은 표적 세포의 상응하는 수용체들에 결합해서 옳은 세포 반응을 유도한다. “이제, 근원 세포는 표적 세포가 언제 얼마나 많은 신호전달 단백질을 받을지를 정확하게 결정할 수 있다”고 Scholpp는 설명했다. KIT 연구자들은 지브라피쉬와 인간 세포계를 연구했고 사상위족을 재현하거나 유도해서 결과적인 Wnt 모르포젠의 신호전달 성질의 변화를 분석하는데 성공했다. Journal Reference: Eliana Stanganello, Anja I. H. Hagemann, Benjamin Mattes, Claude Sinner, Dana Meyen, Sabrina Weber, Alexander Schug, Erez Raz, Steffen Scholpp. Filopodia-based Wnt transport during vertebrate tissue patterning. Nature Communications, 2015; 6: 5846 DOI: 10.1038/ncomms6846 communicate.jpg http://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150114072703.htm