세포주기를 조절하는 물질과 전반적인 메커니즘 (cel cycle)

소개글

세포주기를 조절하는 물질과 전반적인 메커니즘 (cel cycle)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

- 목 차 -

- 서 론 - …………………………………………………………………… 1p
1. 핵분열 ……………………………………………………………………… 2p
1) 핵분열의 정의 및 개념 (그림1,2 세포분열 .핵분열)
2) 체세포분열
3) 감수분열 (그림3,4 체세포. 감수분열 현미경 촬영)
4) 유사분열
2.세포주기 ………………………………………………………………………… 7p
1) 세포주기의 개념 (그림5.6 세포주기. 기호화된 cell)
2) 세포주기의 기능
3) cell cycle의 주기구성 (그림7. 역할별 세포주기)(표1. 주기별특징)
3. 세포주기별 특징과 역할 …………………………………………………… 10p
(그림8. 진핵세포주기 현미경사진)
1) 간 기
2) G₁ 기
3) S기 (그림9. S기 CDK 활동)
4) G₂기
5) 분 열 기 (그림10. CDK와 M-cycline)
4.세포주기조절의 중요성 ……………………………………………………… 13p
1) 세포주기조절 (그림 11. )
2) 밀도 의존성 억제 (density-dependent inhibition)
3) 성장 인자 (growth factor)
4) 세포 주기의 조절 기작
5) 세포주기에서의 질적 조절
6) 유비퀴틴(ubiquitin)-26S 프로테아좀pathway (그림 12.13)
5. 세포주기의 점검점 Cell cycle checkpoint …………………… 15p
1). DNA damage checkpoint (DNA 손상 점검점)
2). Centrosome duplication checkpoint (중심체 복제 점검점)
3). Spindle checkpoint (방추사 점검점)
6. cycline 과 CDK …………………………………………………………… 16p
(그림 14.)
1) cycline= Cdk활성화효소 (그림 15)
2)사이클린 의존성 키나제(cyclin dependent kinase: CDK) (그림 16. 표2 )
- 결 론 - …………………………………………………………………………… 22p
- 참고 문헌 - …………………………………………………………………………… 23p

본문내용

복제하며, 이와는 별개로 중심체가 둘로 나뉘어 양극의 방추체를 형성한다. DNA 복제가 끝나면 세포주기는 G2 단계로
진행하는데 G2 단계에서는 마지막 유사분열을 대비하여 활발한 단백질의 합성이 이루어진다. 실제 유사분열이 일어나는 M 단계에서는 염색체가 응축되고, 복제된 각쌍의 염색체들은 딸세포의 방추체 쪽으로 갈라져 끌려간다. 방추체의 형성은 미소관의 재조직에 의해 일어나는데 분열기간동안 미소관은 G0 상태보다 동적성장속도가 둔화되는 특징을 보인다. M 단계가 지나면, 세포는 새로운 주기를 시작하기 위해 G1상태로 돌입할 것인지, 분화 혹은 G0 상태로 진행할 것인지를 결정해야 한다.
G0상태를 벗어나 세포주기가 시작되면 세포는 일상적인 작업을 중지하고 세포분열에 필요한 각종 단백질을 합성하는데, 사이클린 (cyclin)이라고 불리는 단백질들이 여기에 포함된다. 사이클린 단백질들은 사이클린 의존성 키나제 (Cyclin Dependent Kinase, CDK)라고 불리는 인산화 효소와 복합체를 형성하여 이들 키나제를 활성화하는 역할을 담당한다. 많은 암조직에서 세포주기에 관여하는 이들 단백질의 조절이 제대로 이루어지지 않고 있음이 밝혀지면서, CDK의 선택적 억제제들이 새로운 항암제로 주목받고 있다.
세포주기 각 단계 사이에는 다음 단계로의 이행 준비가 끝났는지를 점검하는 검사점 (checkpoint)이 존재하여, 자칫 치명적인 결과를 초래할 수 있는 분열과정의 실수를 예방한다. G1/S 경계정은 제한점이라고 불리며 DNA 복제를 포함하여 세포가 전체 세포주기를 진행할 능력이 있는지를 판단한다. 효모의 경우에는 세포 증식을 완료하는데 충분한 영양물질이 가용한지 판단하기 위해 세포의 크기를 점검한다. 세포 크기가 충분히 커지지 않으면 세포주기는 G1 단계에서 정지하여 지연된다. 포유동물에서는 G1단계에서 DNA 손상을 점검하는 p53 단백질이 존재하여, DNA 손상이 복구될 때까지 세포주기의 진행을 지연시킨다. DNA가 너무 심하게 손상되어 복구가 불가능하면 세포는 세포예정사로 들어가게 된다. 많은 암세포에서 p53이 제대로 작용하지 않는 것으로 보아, p53은 암억제 단백질로 추정되며 유전자 치료법을 통해 실제로 암치료에 응용하려는 시도가 계속되고 있다. DNA 손상이 발견되면, p53은 p21이라는 CDK 억제 단백질 합성을 유도하여 세포주기를 지연시키는 것으로 보인다.
CHECKPOINT
Cyclin-CDK complexes
ACTIONS
G1 CHECKPOINT
Cyclin D/E
CDK 4/6/2
Phosphorylate Rb protein
→ Release transcription factor
→ S-phase
G2 CHECKPOINT
Cyclin A/B/E
CDK 2/1
Phosphorylate nuclear lamina
→ Disassemble nuclear lamina and then break nuclear envelope
→ M-phase
Phosphorylate Microtubule-associated protein
→ Microtubules form mitotic spindle
Chromosomes to condense, etc..
→ etc..
DNA의 손상과 별도로 G2단계에서는 topoisomerase의 억제에 의한 검사점이 존재한다. topoisomerase는 DNA의 위상을 조절하는 효소로서, 복제나 전사시에는 꼬인 DNA 가닥을 풀어주고, 세포분열기에는 응축시키는 역할을 담당한다. 이 효소에는 I형과 II형이 존재하는데, I 형은 항상 발현되지만, II형은 G2와 M 단계에서 많이 발현되고, 선택적인 II형 억제제가 G2 지연을 유발하는 것은 아마도 이 효소가 정상적인 염색체 응축에 관여하기 때문인 것으로 보인다
-결론-
세포주기를 맨 처음 레포트 주제로 보았을 때 이것쯤이야 하는 생각이 먼저 들었다 .
고등학교 때 배운 생물을 떠올리며 , 만만히 보았다. 그러나 , 생명공학을 1년 공부하면서
생물체는 모든 화학반응과 단백질이 연관 된다는 것을 배웠다.
만만히 보았던, 세포주기란, 시간이 단순히 돌아가는 쳇바퀴나 물레방아가 아니라, 효소와
염색체의 아주 세밀할 정도로 우수한 능력이 더해진다는 것을 알았다.
죽은 세포 하나를 가지고 이러한 연구의 결과로 인위적인 세포 주기를 세우고 그것을 이용하여 , 여러 가지 세포로 분화되어 나갈 수 있다면 , 멸망해버린, 매머드 , 혹, 공룡들 그이전의 식물 , 모든 것을 다시 재탄생 시킬 수도 있다는 꿈을 꿔본다,
생명공학은 이래서 좋다. 내가 꿈꾸거나 , 내가 만들고 싶은 세상, 생물체를 상상에서 현실로 끌어 내릴 수 있는 유일한 학문이라 생각이 든다. 세포연구는 일반 생명공학 분야 중에서 가장 늦게 발전한 학문이다. 세포를 그전에는 밖에서 볼 수 없었고 , 이제 보이게 되자 그것 들이 무엇으로 구성되어져 있는지를 궁금해 했다. 이런 호기심이 궁금증이,. 지금의 세포학문의 발전을 가져왔고 가져올 것이다. 세포학문의 역하는 길어야 30년 , 안팎이다. 이 짧은 기간 동안, 우리는 생물체의 최소단위인 세포를 눈으로 보고 만지고 녹이고 아미노산 까지 분해 할 수 있는 지점까지 왔다.
위에서 살펴본 바와 같이 정상적으로 세포가 분열을 하기 위해서는 세포주기를 조절하는 cyclin-Cdk복합체와 같은 여러 단백질들이 필요하다. 세포안에서 단백질이 없다면 단백질을 생산하는 세포 기관도 없을것이다. Cyclin-Cdk복합체의 활성은 인산화, 탈인산화 같은 조절기작에 의해서 조절된다는 것을 알았다. 이부분은 내게 어렵게 다가왔지만, 어려운 내용을 포함한 이유는 내 머릿속에 10%가 남더라도 먼저 한번 보고 머리에 읽어주며, 순간이라도 알고 싶음이다.
앞으로 세포주기의 순서가 왜 그렇게 만들어 진 것이며, 왜 그렇게 밖에 안 되는지 혹은 , 우리가 세포 주기를 인위적으로 만들어 세포 스스로 증식이 아닌 , 죽은 세포를 살릴 수 있는 기술까지도 발전 해갈 수 있을 것 같다.
마지막으로 , 더욱 발전하기 위해서는 세포주기에서 단백질에 의한 조절기작에 대한 연구가 활발히 이루어져야 할 것이다.

키워드

키나아제,   세포주기,   cycline,   Cell cycle,   CDK