한 개체를 구성하는 모든 세포는 동일한 게놈을 가지고 있습니다. 따라서 어느 부분이 있는 세포든지 몸에서 필요한 모든 단백질을 만들 수 있습니다. 근육세포도 머리카락이나 펩신을 합성할 수 있는 유전자를 가집니다. 하지만 근육에서 머리카락이 나는 일은 없습니다. 몸 속에서 세포에게 필요한 단백질만 만들도록 조절하는 기능이 있기 때문입니다. 여기에 사용되는 것을 신호전달계(signal transduction)라 합니다.

신호의 감지

세포질에는 신호를 전달받는 수용체(receptor)가 있습니다. 수용체도 단백질입니다. 인슐린 수용체는 인슐린과 결합하여 신호를 인식합니다. 수용체가 특정 물질과 결합하여 신호를 감지하면, 신호전달계를 통해 전사조절단백질에 신호를 전합니다.

신호전달계(signal transduction)

출처: 위키백과
개략적인 포유류의 신호전달계입니다. 재배학 책에서는 수용체(receptor)가 세포질에 있다고 표현되어 있지만, 수용체는 보통 세포질과 세포 외부를 관통한 형태로 되어있습니다.

전사조절 단백질

말 그대로 전사(transcription, DNA -> mRNA 합성)를 조절합니다. mRNA가 만들어지면 그 수명이 다 될때까지 번역(trnaslation)을 통해 한 줄의 아미노산이 만들어집니다. 이것이 이리저리 꼬이고 결합하여 단백질이 됩니다. mRNA 합성량을 조절하면 결국 단백질이 만들어지는 양을 조절할 수 있습니다. 물론 진핵세포(인간이나 식물 등)의 전사는 핵 안에서 이루어지므로 세포질에서 신호전달계에 의해 신호를 전달받은 전사조절 단백질은 핵 으로 이동하여 DNA와 결합해서 전사를 시작하게 됩니다.

단백질 생산

전사된 mRNA는 세포핵을 나와 세포질에서 번역되면 필요한 단백질이 만들어집니다. 이렇게 만들어진 단백질은 구조단백질이거나 효소이므로, 벽돌이나 나노기계의 역할을 함으로써 생물체 전체로 볼 때에는 '형질'이 나타나는 것으로 관찰됩니다.

식물 병원균 침입과 방어

병원균은 평소에도 어디에나 있습니다. 식물체가 약해지거나, 병원균의 밀도가 높아질 때, 환경이 악화될 때 병원균이 식물체에 침입합니다. 병원균의 분비물이 신호(elicitor)가 되고, 이것과 식물 세포의 수용체(receptor)가 결합하여 신호를 인지합니다. 이후 단백질인산화효소(proteinkinase) 등의 신호전달계를 거쳐 병원균 저항성을 가지는 피토알렉신(phytoalexin)과 같은 단백질을 합성하여 병원균을 죽이게 됩니다.

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향문사 재배학을 해설하고 있습니다. 85P에 해당되는 내용입니다.