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인체 ≫ 신경 ≫ Brain 신호 전달 : process 신호전달 : 전기적 전달 - 신경세포 : 감각세포, 수용체 - 전기신호 : 증폭, 취합, 가공 - 전위차 - Na, K - 신경전달물질 신호전달 방식은 신호가 전달되는 거리에 따라 크게 3가지로 나눌 수 있다. 첫째, 내분비 신호전달에서는 호르몬과 같은 신호전달 물질이 내분비선 세포에서 분비되어 혈액을 통해 먼 거리에 있는 표적 세포에 작용한다. 대표적인 예로 스테로이드 호르몬이 있다. 에스트로겐응 난소에서 생성되어 여성 생식기 및 이차 성징의 발달과 유지에 관여하며, 이 외에도 동물에서는 50종류 이상의 호르몬이 뇌하수체, 갑상선, 부갑상선, 부신 및 생식선을 포함한 내분비선에서 생산된다. 둘째, 호르몬과 달리 일부 신호전달 물질은 인접세포에 영향을 미치는 측분비신호전달에서는 한 세포에서 분비된 분자가 이웃 표적세포에 작용한다. 시냅스로 연결된 신경세포 사이의 신호전달은 신경전달 물질에 의해서 전달된다. 셋째, 일부 세포는 자신이 생산하는 신호전달 물질에 반응하는 자가분비 신호전달을 하는데, 예들들어 외부항원에 대한 척추동물의 면역반응 체계의 세포반응이다. 어떤 T세포는 성장을 촉진시키는 성장인자를 합성함으로써 반응성 T림프구 수를 증가시키고, 면역방응을 증폭시킴으로써 항원 자극에 반응한다. 특히 암세포가 조절되지 않고 성장하는 경우가 비정상적인 자가분비 신호전달로 인한 것이다. 이 경우 암세포는 스스로 반응하게 되는 성장인자를 생산하여 자기의 성장을 계속적으로 유도함으로써 정상적인 조절력을 벗어나게 되는 것이다.         - Ras, Raf 그리고 MAP Kinase 경로 MAP kinase는 여러 성장 인자와 다른 신호전달 물질과 반응하여 활성화 된다. 효모에서의 MAP kinase는 여러 성장 인자와 다른 신호전달 무질과 반응하여 활성화 된다. 효모에서의 MAP kinase 경로는 짝짓기, 세포형태, 포자형성 등과 같은 세포의 여러 가지 반응을 조절한다. 고등진핵세포에서 MAP kinase는 세포의 성장 및 분화에 모두 관여하는 조절인자이다. 포유동물 세포에서 가장 잘 벍혀진 MAP kinase종류는 ERK(extracellilar signal-regulated kinase)그룹이다. ERK는 단백질 티로신 인산화 효소와 G 단백질 연결 수용체를 통해 활성화되며 칼슘과 cAMP의 세포내 농도에 따라 조절되어지기도 한다. - JAK/STAT경로 MAP kinase 경로는 세포 표면과 핵 사이를 간접적으로 해주며, 최종적으로 protein kinase 연쇄반응에 의해서 핵에서 전사인자의 인산화가 일어나도록 한다. JAK/STAT로 알려진 또다른 경로는 protein-tyrosine kinase와 전사 인자 사이를 직접 연결시킨다. 이경로에서 단백질-타이로신 인산화는 전사인자의 위치와 기능에 영향을 준다. 이 경로의 핵심인자는 STAT 단백질인데, 이것은 싸이토카인 수용체의 신호전달에 대한 연구에서 처음으로 확이되었다. STAT단백질은 SH2 도메인을 갖는 전사 인자의 일종이다. 이것은 자극되지 않는 세포에서는 비활성 상태이며 세포질에 위치하고 있다. 그러나 시토카인 수용체를 자극하면 STAT 단백질이 모이고, 모인 STAT 단백질은 자체의 SH2도메인을 통해 수용체 단백질의 세포질쪽 도메인의 phosphtyrosin에 결합한다. 활성화된 수용체와 결합한 후 STAT 단백질들은 시토카인 수용체와 결합하고 있는 비수용체 protein-tyrosin kinase JAK에 의해서 인산화된다. 타이로신이 인산화되면 STAT단백질은 이량체로 되어 핵 속으로 이동하며, 핵내에서 표적 유전자의 전사를 촉진한다. - 액틴 세포골격의 조절 성장인자를 포함한 세포 밖 신호에 대한 세포의 반응은 종종 세포의 운동과 형태변화로 나타난다. 선성장인자에 의한 세포운동의 변화는 배 발생 과정과 상체 치유 과정에서 매우 중요한 역할을 한다. 많은 유형의 세포 운동은 세포막 아래에 위치한 액틴섬유의 역동적인 해체와 조립에 의해 조절된다. 액틴세포골격의 재구성은 성장인자와 외부 자극에 대한 세포 반응의 핵심이다. 소형 GTP결합 단백질인의 Rho 소그룹(Rho, Rac, cdc42)은 액틴 세포골격의 체계를 조절하여 세포이동, 세포부착, 세포분열 등과 같은 세포의 다양한 활동을 조절한다. 성장인자 자극에 의하여 골결 구조가 변형된 세포골격의 변화는 세포 표면에 돌기 형태로 나타난다. 여러 Rho 군에속한 돌영변이 단백질 세포에 미세 주입한 결과 cdc42는 microspike 또는 filopodia 형성을 유도하고, Rac는 lamellipodia와 막주름 형성을 유도하며, 꽤는 초점 부착과 스트레스섬유 형성에 관여한다. - Hedgehog 과 Wingless Hedgehog 과 Wingless 경로는 배 발생 과정에서 세포의 운명을 결정하는 중요한 역할을 하는 아주 중요한 신호전달 체계이다. Hedgehog 과 Wingless의 경로는 초파리에서 처음 발견이 되었고 Hedgehog 과 Wingless의 구성원인 wnt그룹은 척추, 무척추동물의 배발생 패턴을 조절한다고 알려져 있다. 이런 신호전달 경로로 조절되는 경우는 세포 유형의 결정과 손발, 신경, 골겨, 폐, 머리카락, 이빨 그리고 정소의 발생 과정 동안 세포의 패턴화 설정에 관여한다. Hedgehog 유전자는 콜레스테롤 첨가에 의하여 변형되는 분비단백질을 암호화한다. 이러한 변형은 Hedgehog 단백질을 세포표면에 부착시키고, 신호전달 활성 범위를 제한하는데 사용된다. Hedgehog에 대한 기능성 수용체는 두 개의 막단백질인 Patched와 Smoothened로 구성되어 있다. Hedgehog은 patched에 결합하여 Smothened의 음성 조절인자로 작용한다. Hedgehog은 patched에 결합하는 것은 smoothened가 세포내 신호전달을 전파하게 한다. Smoothened는 7개의 막관통 알파 나선구조로서 G 단배질과 연결된 수용체와 구조가 매우 유사하다. 그러나 smoothened는 G 단백질돠 연관되지 않으며, 이들로부터 나오는 신호 전달은 아직 잘 모르고 있다. 초파리에서 smoothened 신호전달 표적은 cubitus interruptus (CI)로 불리는 전사 인자이다. 이들은 Fused라 불리는 단백질 키나아제와 Coastal 이라고 불리는 Kinesin, 관련 단백질과 복합체를 이룬다. Smoothened 신호가 없을 때 이복합체는 Coastal과 tubulin의 상호작용으로 microtuble와 결합한다. Smoothened의 활성화는 이들 복합체로부터 microtubles을 해리 시키고, Ci의 핵내 이동을 야기 시킨다. Ci는 핵내 표적 유전자의 전사를 활성화 시킨다. Ci의 표적은 Wnt그룹의 구성원이고, 이들은 Hedgehog 와 Wnt 신호전달 사이의 직접적인 연결을 제공한다. - Notch 신호 전달 Notch 경로는 동물 발생의 세포 운명을 통제하는 잘 보전된 신호전달 경로이다. 초파리의 R7 광수용체 신경세포의 분화를 일으키는 신호전달 경로처럼, Notch 신호전달은 발생과정의 직접적인 세포-세포 상호작용의 예이다. 이 신호전달 과정은 초파리의 선충에서 인간에 이르는 모든 진핵생물에서 세포증식, 생존, 분화등을 조절하기 위한 발생의 모든 단계에서 기능을 한다. Notch는 인접 세포면에 있는 막관통 단백질에 의한 신호를 전달받는 수용체로서 작용하는 하나의 세포막 관통 도메인을 갖는 큰 단백질이다. Notch의 자극은 새롭고 직접적인 전사 활성을 일으킨다. 특히 리간드 결합은 Notch 단백질의 분해를 일으키고, Notch의 세포내 도메인이 핵 내로 이동한다. 이동된 Notch의 세포내 도메인이 다른 전사인자와 결합하여 표적 유전자를 발현한다. Wnt 신호전달 경로에서처럼 Notchvy적 유전자는 세포의 운명을 결정하는 전사조절 단백질을 암호화 하는 유전자가 포함되어 있다. - 세포죽음 수용체와 Caspase의 활성화 어떤 단백질은 수용체를 활성화시켜 표적세코의 자살을 유도한다. 이러한 세포죽음 신호는 종양 파괴 인자(TNT) 그룹에 속하는 단백질에 의해 일어난다. 이들은 TNT 수용체에 결합하여 아주 다양한 세포에서 세포자살 신호를 전달한다. 그 예로 세포 표면 수용체의 경우 FAS가 면역체계에서 세포죽음을 조절하는 중요한 역할을 한다. 활성화된 Fas에 의해 유도된 세포자살은 암세포 및 바이러스에 감염된 세포 등, 면역계의 표적세포와 면역 반응이 끝난 뒤 남아 있는 림프구를 제거한다. 세포죽음 수용체는 caspases를 활성화 시켜 세포자살 신호를 전달한다. TNF와 이와 유사한 구성원들은 3가지 동일한 폴리펩타이드로 이루어졌으며, 수용체의 세포질 부분에 어댑터 분자를 결합하여 상류 caspase인 caspase-8와 복합체를 형성한다. 이들은 자가분해를 통하여 caspase-8을 활성화시켜 세포죽음을 유도하는 일련의 caspase 연쇄반응을 시작하는데, 또 다른 caspase와 Bid라 불리는 Bcl-2그룹의 한 구성원을 절단한다. Bid는 세포자살을 저해하기 보다는 유도하는 조절인자이며, 정상적으로 세포질에서 비활성화 상태로 존재한다. 그러나 caspase-8에의해 절단된 Bid는 미토콘드리아 막을 손상시켜 시토크롬 C를 세포질로 유리시킨다. 이들은 caspase-9를 활성화시키고 세포죽음 수용체의 활성화에 의해 시작되는 caspase 연쇄반응을 중합시킨다. - 세포생존신호전달 세포 생존에 중요한 신호전달 경로 중의 하나는 PI-3 키나아제에 의해서 시작된다. 이들은 단백질 티로신 인산화 효소 또는 G 단백질 연결된 수용체에 의해서 활성화된다. PI-3 키나아제는 막 인지질 PIP2을 인산화시켜 PIP3을 형성한다. 이들은 단백질 세린/트레오닌 인산화효소 Akt를 활성화시키며, Akt는 세포자살을 조절하는 다수의 단백질들을 인산화시킨다. Akt의 기질 중의 하나는 Bad라 불려지는 Bcl-2 그룹이며, Bad 는 미토콘드리아로부터 시토크롬 C 유리를 자극하여 세포 죽음을 유도한다. Akt에 의해 인산화된 Bad는 세포질에서 Bad를 격리시킬 수 있는 단백질들의 결합부위를 형성하여 Bad가 미토콘드리아 막으로으 이동할수 없게 한다. Akt는 caspase-9를 인산화시킴으로서 직접적으로 caspase 활성을 억제한다. Akt는 세포 생존과 세포대사에 관여하는 단백질 합성을 조절하며, 세포자살에 영향을 주는 다른 단백질 인산화효소를 조절하는 전사인자를 인산화 시킨다. 세포생존은 PI-3 키나아제와 Akt 신호전달에 의해서 매개되고 Ras/Raf/MAP키나아제 경로를 포함한 다른 신호전달에서도 매개되는데 ERK에 의해 단백질 키나아제 RSK가 인산화되면서 활성화된다. Akt와 마찬가지로 RSK는 BcI-2 그룹 구성 원인 Bad를 인산화시킨다. 그래서 bad는 세포생존신호 전달에 있어서 PI-3 키나아제/Akt와 MAP 키나아제 경로가 모여지는 지점이다. 또한 ERK와 RSK는 세포자살에 관련된 유전자의 발현을 조절하는 전사 인자를 인산화 시킨다. 초파리에서 MAP키나아제 경로는 caspase의 기능을 억제하는 단백질의 활성을 조절하여 세포자살을 저해한다. 이런 기작이 동물세포에도 작용하는지는 알려져 있지 않다. 세포생존을 조절하는 신호전달 기작을 이해한다는 것은 여전히 많은 질문에 대답하여야 할 활동적이고 재미있는 분야로 남아 있다. PI3K pathway  대장균의 노이즈 제거회로   
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