16강 / 20강

Rb 브레이크 — 신호는 발을 떼게 할 뿐이다

제13장 「브레이크를 밟고 있는 것이 기본 상태고, 신호는 그 발을 떼게 할 뿐이다」

IL-2 가 자기 수용체에 붙었습니다. 이제 분열해야 합니다.

그런데 세포는 아무 때나 분열하지 않습니다. 분열로 가는 문 앞에 브레이크가 걸려 있습니다.

그 브레이크가 Rb 단백질이다

소설의 문장 — "브레이크를 밟고 있는 것이 기본 상태고, 신호는 그 발을 떼게 할 뿐이다."

고등학생브레이크를 밟고 있는 게 기본

IL-2 를 받았습니다. 이제 분열합니다. 그런데 어떻게 분열이 시작될까요?

뜻밖의 답 — 브레이크에서 발을 뗍니다

세포는 기본적으로 안 나눕니다. 나누지 못하게 붙잡고 있는 단백질이 있어요. 그게 Rb 입니다.

흔한 오해	실제
신호가 오면 켠다	신호가 오면 끄던 걸 그만둔다
액셀을 밟는다	브레이크에서 발을 뗀다

왜 이렇게 만들었을까요? 안전 때문입니다. 고장 나면 멈추는 쪽으로 고장 나야 하니까요.

브레이크를 떼는 순서

순서	무슨 일
1	IL-2 가 수용체에 붙는다 → JAK1 · JAK3 가 활성화
2	JAK 이 STAT5 를 인산화 → STAT5 가 핵으로
3	성장 관련 유전자가 켜져 사이클린 D 가 만들어진다
4	사이클린 D + CDK4/6 가 짝을 이룬다
5	이 짝이 Rb 에 인산기를 단다
6	인산기가 붙으면 Rb 가 손을 놓는다
7	붙들려 있던 E2F 가 풀려난다
8	E2F 가 DNA 복제 유전자들을 켠다 → 분열

Rb 가 붙잡고 있던 것을 놓는 것이 신호의 전부다

즉 세포 분열은 켜는 것이 아니라 끄던 것을 그만두는 일입니다. 기본값이 정지이고, 신호는 정지를 해제할 뿐입니다.

여기서 이 이야기가 한 바퀴 돈다

소설이 이 대목에서 짧은 한 줄을 답니다.

"암은 대개 이 브레이크가 고장 난 것이다. 로지의 종양도 그랬다."

이 문장이 이야기 전체를 묶습니다.

세포	Rb 브레이크	결과
정상 T세포	신호가 올 때만 일시적으로 뗀다	필요할 때만 분열
활성 T세포	IL-2 가 계속 오는 동안 떼어 둔다	클론 확장 — 17강
로지의 종양	고장나서 안 밟힌다	멈추지 않는 분열

같은 브레이크를 놓고 — 한쪽은 일시적으로 떼고, 한쪽은 고장나 있다

/mrna 6강에서 TP53 이 왜 드라이버였는지 이야기했습니다. TP53 은 이 브레이크 계통의 관리자입니다. 그것이 고장나서 종양이 자랐고, 지금 그 종양을 죽일 T세포가 같은 계통의 브레이크를 정상적으로 떼면서 늘어납니다.

고등학생여기서 이야기가 한 바퀴 돈다

소설이 이 대목에서 짧은 한 줄을 답니다.

"암은 대개 이 브레이크가 고장 난 것이다. 로지의 종양도 그랬다."

같은 장치의 두 얼굴

세포	브레이크	결과
T세포	신호 올 때만 잠깐 뗀다	필요할 때만 분열
종양	고장나서 못 밟는다	멈추지 않는 분열

지금 종양을 죽이러 갈 T세포가, 종양이 고장낸 것과 같은 브레이크를 정상적으로 떼면서 늘어나고 있습니다.

같은 장치가 한쪽에서는 병이고 한쪽에서는 치료입니다

가파른 S자가 '되돌릴 수 없는 결정' 의 신호입니다. 15강의 IL-2 곡선과 견줘 보세요.

Python 브라우저에서 실행

# 브레이크가 '문턱' 을 갖는 이유 -- 부분적으로 떼면 어떻게 되는가.
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def e2f_free(signal, n=6, K=0.5):
    # Rb 인산화는 협동적이다 -- 여러 자리에 붙어야 손을 놓는다
    phospho = signal**n/(K**n + signal**n)
    return phospho

xs = np.linspace(0, 1.2, 400)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8.5, 3))
for n, c in ((1,"tab:gray"), (3,"tab:blue"), (6,"tab:red")):
    ax.plot(xs, e2f_free(xs, n), lw=2, color=c, label=f"cooperativity n={n}")
ax.axvline(0.5, ls="--", c="gray")
ax.set_xlabel("growth signal (IL-2)"); ax.set_ylabel("free E2F"); ax.legend(fontsize=8)
plt.tight_layout(); plt.show()

print(f'{"신호":>8}{"n=1":>10}{"n=6":>10}{"n=6 판정":>14}')
for s in (0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8):
    print(f"{s:>8.1f}{e2f_free(s,1):>10.3f}{e2f_free(s,6):>10.3f}{'분열' if e2f_free(s,6)>0.5 else '정지':>14}")
print()
print("n=1 이면 신호에 비례해 조금씩 풀립니다 -- '반쯤 분열' 같은 어중간한 상태가 생깁니다.")
print("n=6 이면 문턱 아래에서는 거의 안 풀리고, 넘으면 확 풀립니다.")
print()
print("세포 분열은 되돌릴 수 없는 결정입니다. DNA 를 반쯤 복제할 수는 없으니까요.")
print("그래서 이런 결정에는 대개 가파른 문턱이 붙어 있습니다.")
print()
print("암은 이 곡선이 왼쪽으로 밀려 신호가 없어도 문턱을 넘는 상태입니다.")

고등학생위 코드가 방금 무슨 일을 했나요

성장 신호에 따라 브레이크가 얼마나 풀리는지 곡선을 그렸습니다. 협동성 n 을 1·3·6으로 바꿔 가면서요.

n	곡선	뜻
1	완만	신호에 비례해 조금씩 풀림
6	가파름	문턱 아래는 0, 넘으면 확 풀림

왜 가파른 게 좋은가요

세포 분열은 되돌릴 수 없는 결정입니다. DNA 를 반쯤 복제할 수는 없잖아요.

그러니 "할까 말까" 어중간한 상태가 있으면 안 됩니다. 확실히 하거나 확실히 안 하거나 여야 해요.

되돌릴 수 없는 결정에는 가파른 문턱이 붙습니다

🤔 확인 문제

Rb 단백질의 기능을 가장 정확히 설명한 것은?

🤔 확인 문제

이 강의의 Rb 브레이크가 로지의 종양 이야기와 이어지는 지점은?