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이차 전령 물질 (Second Messengers) : 2nd messenger

신경전달물질 : 2차 전령
- NO, CO
- cAMP,  Ca 칼슘

G단백 System : GPCR
- cAMP path,  IP path,  탈감작

이차 전령 물질은 단백질 호르몬이나 성장 인자가 세포 표면 수용체에 부착한 후 세포질이나 세포 핵의 타겟 분자에게 신호를 릴레이하는 분자 물질이다. 신호를 릴레이하는 역할 이외에도 신호를 증폭시키는 기능도 있다.

- Hydrophobic molecules: water-insoluble molecules, like diacylglycerol, and phosphatidylinositols,
     which are membrane-associated and diffuse from the plasma membrane into the intermembrane space
     where they can reach and regulate membrane-associated effector proteins
- Hydrophilic molecules: water-soluble molecules,
       cAMP, cGMP, IP3, and Ca2+, that are located within the cytosol
- Gases: nitric oxide (NO) and carbon monoxide (CO), which can diffuse both through cytosol and across cellular membranes.

Type
1) 고리형 뉴클리오타이드(cyclic nucleotides) 예) cAMP, cGMP
2) inositol trisphosphate (IP3) 및 diacylglycerol (DAG)
3) calcium ions (Ca2+)

Cyclic AMP (cAMP)
아드레날린, 글루카곤, LH 등 일부 호르몬은 이차 전령으로 cAMP를 통해 효과를 발휘한다. cAMP는 아데닐싸이클레이즈에 의해 ATP에서 만들어진다. 호르몬이 수용체와 결합하여 수용체를 활성화하면 G 단백이 활성화되고 아데닐싸이클레이즈가 활성화되어 세포 내 cAMP 가 늘어나서 세포질 내의 분자 활성이 변화한다. PKA는 타겟 단백질을 인산화시키는 cAMP에 의존적인 효소이며 유전자 전사의 새 유형에 불을 켠다


Cyclic GMP (cGMP)
Cyclic GMP 또한 ATP에서 유래(guanylyl cyclase에 의해). ANP(atrial natriuretic peptide ), nitric oxide (NO) , 빛에 대한 망막 로드의 반응 시에 이차전령으로 사용한다. cGMP중 일부는 cGMP에 의존적인 PKG가 일부 반응을 중개하여 세포 내의 타겟 단백질을 인산화시킨다.



Inositol trisphosphate (IP3) 및 diacylglycerol (DAG)
바소프레신, TSH, 안지오텐신 호르몬은 IP3, DAG를 이차전령으로 채택한다.
G-단백-coupled receptors (GPCRs)와 결합하여 세포 내 효소인 Phospholipase C (PLC)를 활성화시킨다. 인지질을 가수분해하여 PIP(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate(PIP2)가 세포막 내부에 존재한다. PIP2는 두 가지를 만들어 낸다.
diacylglycerol (DAG)
DAG는 세포막 내부에 있다. PKC(칼슘 의존적인 kinase로 세포 내 변화를 초래하는 단백질을 인산화 시킨다) -> 세포 내 변화를 초래하는 많은 단백질을 인산화시킨다. PKC를 활성화시키기 위해서는 칼슘 이온의 활성화가 필요하다. 이름에서처럼 PKC의 활성화에는 칼슘이온이 필요하다. 다른 이차 전령 물질인 IP3 작용으로도 가능하다.

inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3)
수용성 분자로서 세포질 내로 확산되어 endoplasmic reticulum(소포체, 세포질 망상 구조)상의 수용체와 결합하여 (Ca2+)을 세포질 내로 방출케 하고 세포 내 칼슘 농도의 증가로 반응을 일으킨다. 핵 내 유전자 스위치를 올려주는 활성화된 T 세포의 nuclear factor도 고칼슘 농도가 필요하다.

칼슘이온 (Ca2+)
칼슘 이온은 IP3 와 DAG 기능은 물론 세포내의 중요한 이차 전령물질이다. 정상적으로 세포 내 칼슘 레벨은 매우 낮지만 다음의 경우에는 세포 내 칼슘 농도가 극적으로 증가한다. 그러나 세포막의 voltage-gated channel이 세포 외 액으로부터 세포 내로 끌어들일 때와 ER및 미토콘드리아 같은 세포 내 저장고에서 세포질로 방출될 때.
세포 내 칼슘 이온의 증가는
1) 근육 수축
2) 신경 접합 부위에서 신경 전달 물질의 방출
3) PKC에 의해 중개된 생화학적 변화-세포 내 표적 단백질의 인산화시키는 칼슘 의존적 효소

 

 

일산화질소