식물 호르몬은 극미량으로 작용함에도 불구하고 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 호르몬은 소량의 양으로도 막대한 영향을 미칠 수 있는데요, 식물 호르몬은 극미량으로 작용함에도 불구하고 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 상당히 효율적인 신호 전달 체계 덕분입니다.
호르몬 분자는 세포막이나 세포질 내의 특정 수용체에 높은 친화성으로 결합합니다. 이는 마치 자물쇠에 정확히 맞는 열쇠처럼 작용하여, 아주 적은 수의 호르몬만으로도 반응을 시작할 수 있는 것이죠.
또한 호르몬이 수용체에 결합하면 세포 내부에서 연속적인 효소 활성화 과정이 시작됩니다. 이 연쇄 반응은 하나의 호르몬 신호를 수백, 수천 배로 증폭시켜 극미량이더라도 세포 전체에 막대한 영향을 미치게 됩니다.
이렇게 증폭된 신호는 궁극적으로 유전자 발현을 조절하여 세포의 성장이나 분화, 대사 등 생리적 변화를 유발하게 되죠.
안녕하세요. 안상우 전문가입니다.
호르몬이 분비되어 세포의 부착을 하는 곳은 호르몬 수용체가 있습니다. 이 호르몬 수용체는 호르몬과 부착이 되었을 때 활성화되어 세포 내부의 신호 전달 과정을 증폭시키게 됩니다.
호르몬 자체가 반응을 일으킨다기보다 호르몬은 수용체를 결합을 하고 결합된 상태에서의 수용체가 세포 내부의 영향을 연쇄적으로 일으키게 하면서 강한 생리적 효과를 나타내게 됩니다.
식물 호르몬이 특정 수용체 단백질과 결합하면서 시작되는 신호 증폭 과정 때문입니다. 하나의 호르몬 분자가 수용체를 활성화하면, 이 수용체는 다수의 2차 신호 전달 물질을 만들거나 다른 효소들을 연속적으로 활성화시킵니다. 이러한 연쇄 반응을 통해 초기 신호가 세포 내에서 기하급수적으로 증폭되어, 최종적으로는 유전자 발현 조절이나 특정 단백질의 활성 변화와 같은 광범위하고 강력한 생리적 반응을 유발하게 됩니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물 호르몬이 극히 미량으로도 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 크게 민감한 수용체 체계, 신호 증폭 메커니즘, 그리고 네트워크적 상호작용에 의해 설명 가능한데요, 우선은 높은 친화도의 수용체 단백질이 존재하기 때문에 호르몬 농도가 매우 낮아도 특정 수용체가 이를 인식할 수 있습니다. 예를 들어, 옥신이나 앱시스산(ABA) 같은 호르몬은 나노몰(nM) 수준의 농도에서도 수용체와 결합하여 반응을 유도할 수 있는데요 이처럼 미량의 호르몬도 수용체에 포착될 수 있다는 점이 기본적인 민감성의 원인입니다.
또한 호르몬 신호는 신호 전달 경로에서 증폭되는데요 하나의 호르몬 분자가 수용체에 결합하면, 이후 단백질 인산화, 2차 신호 분자, 전사 인자의 활성화를 거치며 수많은 하위 반응이 연쇄적으로 일어납니다. 이 과정에서 단일 호르몬-수용체 결합이 세포 내 수천 개의 반응을 유도할 수 있어, 소량으로도 큰 효과가 나타납니다. 게다가 식물 호르몬은 다른 호르몬과의 상호작용을 통해 복합적인 생리 조절을 수행하는데요 예를 들어, 옥신과 사이토키닌은 세포 분열과 분화에서 상반되거나 협력적인 작용을 하며, ABA는 지베렐린과 상반되게 종자 발아를 조절합니다. 이렇게 네트워크적으로 작용하기 때문에 특정 호르몬의 미량 변화만으로도 전체 생리적 균형이 크게 달라질 수 있는 것입니다. 감사합니다.
장도연이 추천하는 아하!
앱으로 편리하게 사용해 보세요.