신체 기능이 원활하게 돌아가려면 세포끼리 신호전달이 필요합니다. 감염 시에는 몸을 방어하기 위해 혈액으로 다른 세포들 사이로 신호 전달이 필요하며, 어린 동물의 성장 과정도 신호 전달 과정을 거쳐 이루어집니다. 동물 체내의 세포들은 다른 세포에 신화를 전달할 때 몇 가지 단계만을 거쳐 이루어집니다. 세포 사이의 신호 전달은 틈새이음(gap junction)에 의한 전기적 신호전달 또는 화학 매개체와 그 매개체를 인지하는 수용체 반응으로 이루어집니다.
1. 세포 사이의 연결 조직
여러 세포가 모여 있는 조직에서 세포들은 서로 부착되어 있는데, 그 사이의 좁은 간격에는 세포 외액(ECF, Extra cell fluid)이 차 있습니다. 상피세포, 평활근, 심장근, 중추 신경계의 세포들은 세포막과 세포막 사이에 연결조직이 발달되어 있습니다. 그 중 하나는 세포들을 얽어매는 구실을 하는 교차점(junction)으로 이 교차점은 치밀이음부(tight junction)와 부착반점(desmosome)으로 구분됩니다. 또 다른 하나는 이웃하는 세포 간에 이온이나 다른 용질이 통과 할 수 있는 일종의 통로 역할을 하는 것으로 틈새이음(gap junction)이라고 합니다.
✔ 치밀 이음부 (tight junction)
장관, 신세뇨관, 맥락총의 상피세포 잠막측에서 전형적으로 관찰할 수 있습니다. 이웃하는 세포의 점막을 거의 빈틈 없이 밀착하게 동여매고 있어 구조적으로 연결시켜 주며 상피세포의 첨부(apical area, brushborder membrane, BBM)와 상피세포의 기저부(basolateral membrane, BLM)의 경계부이기도 합니다. 치밀 이음부는 이온이나 용질들이 상피 세포의 한쪽에서 다른쪽으로 이동하는 것을 막는 장벽의 역할을 하기 때문에 물질이동을 조절하며, 세포를 빈틈없이 조여주는 역할을 합니다. 하지만, 소장, 담낭, 신장 근위세뇨관의 상피세포에 있는 치밀이음부는 느슨하게 되어 있어 불완전한 구조입니다.
✔ 부착 반점 (Desmosome)
부착반점은 띠부착반점(belt desmosome), 점부착반점(spot desmosome), 반부착반점(hemidesmosome)으로 구분합니다. 이들의 역할은 주로 이웃세포끼리 구조적으로 연결시켜 주는 것입니다. 치밀 이음부와는 달리 느슨하게 이웃세포들이 나란히 배열될 수 있도록 도와줍니다.
✔ 틈새 이음 (gap junction)
틈새 이음은 인접하고 있는 세포를 서로 연결해주는 통로입니다. 이 통로는 코넥손(connexon)이라고 하는 육각형 모양의 단백질에 의해 형성됩니다. 이런 코넥손들은 한 세포에서 인접 세포로 직접 이온이나 저분자 물질을 통과시키는 통로 역할을 합니다.
2. 세포 사이의 신호 전달 (signal transduction)
1) 틈새 이음에 의한 직접적 신호 전달
이웃하는 세포와 세포 사이에는 3~25nm정도의 공간이 있습니다. 이렇게 거리가 있음에도 불구하고 단백질로 된 여섯 줄의 connexon(코넥손)이 있어 분자량이 1000 이하인 용질, 이온, 당류, 아미노산 등의 물질이 세포 외액을 경유하지 않고 이웃하는 세포와 직접적으로 교환할 수 있는 통로로 이용됩니다.
틈새 이음은 중추신경계, 평활근세포, 심근세포 등에서 볼 수 있으며 전기시냅스의 역할을 하며, 세포와 세포 사이의 전기적 자극이 빨리 전달될 수 있도록 해줍니다. 직경은 세포 내 Ca 이온 농도에 의해 조절되는데, 세포 내의 Ca 이온 농도가 증가하면 통로가 변형되어 직경이 줄어듭니다. 이처럼 틈새이음은 세포 내 Ca 이온과 H 이온의 농도가 충분히 낮고 대사가 활발한 상태에서 유지됩니다.
2) 화학적 전령에 의한 간접적 신호 전달
세포막 단백질에 가역적으로 결합하는 리간드(ligand)라는 화학적 전령에 의해 신호가 전달되는 방식입니다. 동물의 몸에는 수백 개의 화학적 전령이 존재하며, 이들을 통해 신호 전달이 일어납니다. 한 세포에서 분비 과정을 통해 세포 간질액으로 화학물질을 분비합니다. 표적세포는 리간드 수용체라는 특정 단백질을 가지고 있어 분비된 화학적 전령에 반응합니다.
수용체와 리간드의 결합은 다양한 세포 내 신호전달 기작을 통해 표적세포에서 다양한 반응을 일으킵니다. 예를 들어, 아세틸콜린(Acetylcholine, ACh)은 골격근에서는 수축, 심장근에서는 이완, 분비세포에서는 분비를 촉진합니다. 아세틸콜린 수용체의 경우에는 5개의 아형(subunit)으로 된 니코틴성 수용체와 무스카린성 수용체가 있습니다.
일반적으로 표적세포의 반응세기는 결합된 수용체 수가 증가하면 커지고, 표적세포의 수용체 숫자와 세포 주위 화학적 매개체의 농도에 비례합니다.
'생리학' 카테고리의 다른 글
| 7. 화학적 전령(리간드, ligand)과 수용체를 통한 신호 전달 기전 (mechanism) (0) | 2019.04.28 |
|---|---|
| 6. 화학적 전령(리간드, ligand)의 종류 (0) | 2019.04.27 |
| 4. 안정막전압(Resting membrane potential)과 활동전압(Action potential) (0) | 2019.04.21 |
| 3. 물질의 수동수송과 능동수송 (1) | 2019.04.20 |
| 2. 세포막을 통한 물질의 이동 (0) | 2019.04.19 |
