[세포주기]Cell cycle mechanism

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M phase은 유사분열과 세포질분열을 거쳐 세포가 증식하는 실질적인 단계이고, S phase에서는 DNA가 복제되고 세포수는 변하지 않는다. 그래서 세포주기에서 M phase를 제외한 S phase와 G1, G2 phase는 INTERPHASE(간기)라고 일컫는다. G1과 G2 phase는 세포주기를 조절하는 CHECKPOINT라고 일컫는데 CHECKPOINT는 세포가 비정상적으로 증식하지 않기 위해서 중요하다. CHECKPOINT에서 세포주기의 다음 단계로 넘어가기 위한 조건이 충족되었는지를 확인한 후, 모든 조건이 만족되면 S 또는 M phase가 진행된다(Table 2.) CHECKPOINT에서의 세포 증식 조절이 제대로 이루어지지 않으면 암과 같은 비정상적인 세포 증식을 유발한다.

세포 주기 조절을 위해 Cyclin-CDK complex의 활성을 조절하는 많은 인자들이 존재한다. 대표적인 것으로는 G1 checkpoint에서 DNA가 손상되었을 때 작용하는 p21 단백질이 있다. DNA가 손상되었을시에 활성되는 Tumor suppressor gene인 p53에 의해 p21 gene이 발현된다. p21은 S-phase를 유도하는 Cyclin-CDK complex에 결합하여 CDK 4/6/2의 kinase 활성을 저해함으로써 Rb의 인산화를 막는다(Fig 1.). 그 결과, 세포는 G1에 머물면서 손상된 DNA를 수리할 시간을 얻게 된다. 만일 DNA 손상이 세포가 수용하지 못할 정도로 심하면 p53은 Apoptosis-inducing gene인 Bax 단백질의 gene을 발현 시킨다. 즉, 세포증식의 조절에 있어서 p53의 작용은 p21 gene을 발현시켜 세포증식을 일시적으로 정지시키는 것(Growth-arrest) , 또는 p53-binding protein인 ASPP와 결합한 p53이 Bax gene을 발현시켜 세포죽음을 유발하는 것(Apoptosis-inducing) 두 가지로 나워볼 수 있다(Fig 2. Fig 3.). Apoptosis는 예정된 세포 죽음(Programmed cell death)이라고도 하며 세포가 조직내에서 더 이상 필요 없을 때, 바이러스의 침입을 받았거나 암세포로 변환되었을 때 등, 개체수준에서 세포의 죽음이 오히려 도움이 되면 세포 스스로 자살하는 기작이다. 예를 들어 바이러스에 감염된 세포가 스스로 죽어서 없어지면 바이러스는 더 이상 다른 세포에 감염될 수 없으므로, 세포의 자살은 오히려 개체를 보호하는 기작이 된다. 다른 예로, 올챙이 꼬리와 같이 발생과정 중 세포가 없어지는 것이 개체에게는 오히려 도움이 되는 조직에서도 apoptosis가 일어난다.

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