3강 / 20강

【실습】 종양 안 세포의 대사 유전자를 연다

GSE268555 세포 37,585개 · 유전자 66개

이 강의는 전사체로 대사를 봅니다. 시작하기 전에 그 한계를 분명히 해 둡니다.

전사체로 할 수 있는 것

효소 유전자가 켜져 있는가
세포형마다 다른가
조건에 따라 바뀌는가
능력의 지표

전사체로 할 수 없는 것

대사물의 농도 — NAD⁺ 가 얼마인가
유속 — 실제로 얼마나 흘러가는가
효소 활성 — 단백질이 일하고 있는가
실제 대사는 아니다

이 구별을 스무 강 내내 지킵니다. "아데노신이 많다" 가 아니라 "아데노신을 만드는 효소가 켜져 있다" 라고 씁니다.

고등학생대사 유전자 66개를 연다

단일세포 자료에서 대사 관련 유전자 66개 를 골라 본다.

묶음	대표 유전자
해당과정	Slc2a1 (Glut1) · Hk2 · Ldha
산화적 인산화	Cox 계열 · Ndufa 계열
저산소	Hif1a · Vegfa · Slc16a3
아미노산	Arg1 · Ido1 · Slc7a11
NAD · 아데노신	Cd38 · Entpd1 · Nt5e · Adora2a

왜 미리 골랐나

2만 개를 다 보면 다중 비교 문제가 생기고, 무엇을 본 것인지 설명하기 어렵다. 기전에서 고른 목록 은 확인할 것이 정해져 있다.

가설에서 고른 유전자 목록이 통계적 규율의 첫 단계다

Python 브라우저에서 실행

# 표를 연다
import mtb

d = mtb.cells()
print(f"{len(d):,} 줄 x {d.shape[1]} 열")
print()
print(d[["표본", "세포형", "계보", "Cd38", "Nt5e", "Slc2a1", "Hif1a"]].head(6).to_string())

Python 브라우저에서 실행

# 유전자 66개가 무엇인지
import mtb

g = mtb.genes()
보기 = ["Cd38", "Nampt", "Entpd1", "Nt5e", "Adora2a", "Slc2a1", "Ldha",
        "Hif1a", "Cpt1a", "Ppargc1a", "Arg1", "Ido1", "Tox", "Gzmb"]
for k in 보기:
    print(f"  {k:<11}{g[k]}")
print()
print(f"전부 {len(g)}개. 축 {len(mtb.axes())}가지로 묶어 씁니다.")

고등학생전사체는 능력이지 대사가 아니다

이 강의 전체를 관통하는 가장 중요한 경고 다.

우리가 재는 것	실제 대사
효소의 mRNA 양	대사 흐름(flux)
설계도	공장의 실제 생산량

둘 사이에 있는 것들

층	내용
번역	mRNA 가 있어도 단백질이 안 만들어질 수 있음
번역 후 수정	인산화로 효소가 켜지고 꺼짐
기질 농도	효소가 있어도 먹을 것이 없으면 안 돎
알로스테릭 조절	산물이 쌓이면 효소가 멈춤

대사는 초 단위로 조절 되는데 전사는 시간 단위로 바뀐다. 시간 규모부터 다르다.

공장의 설계도 수를 세서 생산량을 추정하는 셈이다

축을 만들 때마다 '말이 되는가' 를 확인하는 것이 습관입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 축 하나를 세포형별로 - 이름표 검증도 겸해서
import mtb

print("[아미노산 고갈]", " · ".join(mtb.axes()["아미노산 고갈"]))
s = mtb.axis_by("아미노산 고갈").sort_values(ascending=False)
print(s.head(8).to_string())
print()
print("Arg1 을 이름에 쓴 무리가 1위여야 말이 됩니다.")

고등학생그래도 전사체를 보는 이유

이유	내용
대사체 측정이 어렵다	단일세포 대사체는 아직 초기 기술
장기적 상태는 반영한다	몇 시간 이상 유지되는 프로그램
수송체 발현은 의미가 크다	Glut1 이 없으면 포도당을 못 먹음
세포유형별로 볼 수 있다	덩어리로는 불가능

세 번째 줄이 특히 그렇다

효소는 여유가 있어서 mRNA 가 변해도 흐름이 안 변할 수 있다. 그런데 수송체 는 다르다. 포도당을 세포 안으로 들이는 문이 없으면 아무것도 못 한다.

그래서 Slc2a1(Glut1) 같은 수송체 발현은 효소 발현보다 실제 대사를 더 잘 반영 한다.

병목에 있는 유전자의 발현은 그 경로의 흐름을 더 잘 말해 준다

고등학생그러면 어떻게 써야 하나

쓸 수 있는 표현	쓰면 안 되는 표현
해당과정 유전자 발현이 높다	해당과정이 활발하다
저산소 반응 시그니처가 켜져 있다	산소가 부족하다
대사 프로그램이 다르다	대사 흐름이 다르다

확인하려면 무엇이 필요한가

방법	재는 것
Seahorse 분석	산소 소비율 · 세포외 산성화율
동위원소 추적	실제 대사 흐름
대사체 측정	대사물 농도
SCENITH · 유세포 대사 프로브	단일세포 수준의 대사 활성

전사체는 어디를 볼지 정하는 데 쓰고, 실제 확인은 이 방법들로 한다.

전사체 대사 분석은 지도이지 측정값이 아니다

🤔 확인 문제

이 강의가 '아데노신이 많다' 대신 '아데노신을 만드는 효소가 켜져 있다' 라고 쓰는 이유는?

🤔 확인 문제

대사물 농도를 실제로 재려면 무엇이 필요한가?

🤔 확인 문제

평균과 함께 '잡힌 세포 비율' 을 보는 이유는?