세포전쟁, Dying to live, 매리언 켄들

몸에는 수천 종류의 수용체가 있고, 하나의 세포는 한 종류의 수용체를 500개에서 10만 개까지 가질 수 있다. 그러므로 심장 세포는 허파에 있는 수용체와 같은 수용체들뿐만 아니라, 그와는 완전히 다른 고유한 수용체들도 갖고 있다. 이 수용체들 덕분에 심혈관계, 신경계, 내분비계 및 면역계, 그리고 이웃하는 유사한 세포들로부터 오는 메시지를 각각의 세포들이 받아들일 수 있다.

   

수용체에 꼭 맞는 분자를 리간드라 한다. 인슐리 호르몬, 신경전달물질, 면역세포의 일종인 비만세포(mast cell)에서 분비되는 히스타민 같은 작은 화학물질에서 세포나 박테리아 같은 외부 침입자들이 죽을 때 방출되는 거대한 부스러기가 모두 리간드의 한 형태이다. 수용체의 한 부분은 세포 외부로 노출되어 있으며, 이는 세포들이 서로 의사 소통을 하는 가장 중요한 수단이 된다. 수용체의 다른 부분은 세포막에, 나머지 더 짧은 세 부분은 세포질로 뻗쳐 있어 메시지를 세포 내부로 중계한다.

   

원치 않는 메신저 분자들이 통과하는 것을 막기 위해, 서로 다른 수용체끼리 쌍을 이루거나 수용체 복합체들이 집단을 이루어 작용한다. 이 경우 리간드는 두 개 이상의 고유 분자들이 긴밀하게 연관된 수용체에 딱 맞아야만 세포가 반응한다. 수용체가 메신저에 점유당한 후, 대개 메신저-수용체에 딱 맞아야만 세포가 반응한다. 수용체가 메신저에 점유당한 후, 대개 메신저-수용체 복합체는 세포 내부로 들어간다. 그러고 나서 메신저는 깨지고 수용체는 세포표면으로 전환되어 재활용된다. 이 기간 동안에는 세포표면의 수용체 수가 더 적어지므로 세포는 전처럼 자극에 반응할 수 없다. 그래도 만일 더 많은 수용체가 필요하게 되면 세포는 수용체를 더 만들어낼 것이다.

위에 대한 좋은 예는 콜레스테롤에 대한 수용체이다. 콜레스테롤은 에스트로겐과 테스토스테론 같은 스테로이드 성호르몬을 만드는 기본 성분이다. 만일 혈액이 다량의 콜레스테롤이 있다면, 세포 표면에 더 많은 수용체들을 만들어낼 것이다. 그래서 더 많은 콜레스테롤이 흡수된다. 현재 세포의 콜레스테롤 수용체 수는 나이가 들수록 증가한다는 것이 밝혀졌다.

   

어떤 조직접합 유전자를 가지고 태어나면 노년기에 자신의 세포를 공격하는 면역체계 때문에 특정 질병에 더 잘 걸리게 된다. 이는 자가면역질환이라 불리는 것으로 류마티스성 관절염, 다발성경화증, 그리고 몇몇 갑상선 질병과 같은 이상 상태를 포함한다.

   

성인 남자는 혈액 1L에 적혈구를 51조 개 가지고 있고, 백혈구는 720억 개를 가지고 있다. 즉 백혈구 1개당 약 700개의 적혈구가 존재하는 셈이다. 일반적으로 여성은 남성보다 적혈구를 적게, 백혈구를 많이 갖고 있다.

   

수용체의 다양한 부분, 많은 연결 유저자, 그리고 mRNA 배열의 다수 조합 등을 조절하는 당단백질(glycoprotein)은 헤아릴 수 없을 정도로 다양하다. 이 합성 단백질의 가능한 조합은 약 1천억 개가 있을 것으로 추정된다. 복권에서 1등으로 당첨되는 확률이 각 흉선세포thymocyte가 만들어낼 수 있는 T세포 수용체의 종류를 예상하는 확률보다 훨씬 더 높다.

   

줄기세포가 흉선으로 들어올 때에는 T세포 수용체를 발달시키지 않으므로 이미 언급한 CD4 분자나 CD8 분자들을 갖고 있지 않다. CD (cluster of differentiation)… 이들은 이해하기 쉽게 유사한 유형의 그룹으로 분류되어 각기 개별적인 숫자를 부여받는다. 줄기세포가 발달함에 따라 그들은 CD4와 CD8을 만드는 유전자들을 동시에 활성화시키므로 흉선의 대부분 세포들의 표면에 두가지 CD들을 모두 갖게 된다.

   

T세포 수용체의 일부분인 베타사슬(beta chain)은 CD4와 CD8이 없는 상태에서 각각의 CD들이 생기도록 한다. 베타사슬 표면에 나타나기 때문에 CD3 및 다른 분자와도 복합체를 형성할 수 있다. 이러한 조합은 세포의 죽음을 방지하고, 좀더 나중에 있을 발생과정을 위해 세포를 보호하고, 특유의 T세포 수용체를 만들지 못하게 한다.

나중에 T세포가 될 운명인 흉선세포는 그 발생과정에서 항원과 정확하게 상호 작용하는 능력으로 선택된다. 그리고 자신의 신체에 대항하는 흉선세포들은 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 장기들에게 손상을 입힐 수 있기 때문에 흉선을 이탈하기 전에 제거된다.

   

흉선에서 방출되는 성숙한 T세포들은 세포표면에 CD4나 CD8 중에서 하나만 갖도록 발달되므로, CD4단독양성세포 또는 CD8단독양성세포라 부른다. T세포가 CD4를 갖는다면 T보조세포가 될 것이고, CD8을 가지고 있는 흉선세포들을 T세포독성(cytotoxic)세포 또는 억제(suppress)세포가 될 것이다. 이와 반대로 자기-항원에 대한 내성을 갖지 못하여 자가반응(self-reactive)을 일으키는 세포들은 세포 자연사(apoptosis)라 불리는 특유한 세포제거과정에 의해서 제거된다.