24.4 : Hedgehog Signaling Pathway

고슴도치 유전자(Hh)는 고슴도치 가시와 마찬가지로 초파리에서 무질서하고 털 같은 칫솔모 표현형의 성장을 조절하기 때문에 처음 발견되었습니다. Hh 는 무척추 동물과 척추 동물 모두에서 장기 발달과 항상성 유지에 중요한 역할을합니다. 그러나 초파리에는 Hh 단백질이 하나만 있는 반면 포유류에는 소닉(Shh), 사막(Dhh), 인도 고슴도치(Ihh)와 같은 여러 기능적 고슴도치 단백질이 있습니다. 이러한 모든 상동 단백질은 포유류의 다양한 발달 과정에서 특수 기능을 수행하도록 적응했습니다. 또한, 무척추동물 Hh 신호전달과 달리, 포유류 고슴도치 신호전달은 대부분의 척추동물 세포의 세포 표면에 존재하는 1차 섬모(primary cilium)라고 하는 미세소관 기반 소기관에 의존합니다.

고슴도치 신호 메커니즘

고슴도치 유전자는 고슴도치 전구체 단백질을 암호화하며, 이 단백질은 소포체 내부에서 상당한 번역 후 변형을 겪습니다. 고슴도치 단백질의 이러한 지질 변형은 신호 세포에서 활성 고슴도치 리간드가 분비되고 표적 세포로 이동하는 데 필수적인 역할을 합니다. 활성 고슴도치 리간드가 없는 경우, 표적 세포 표면에 존재하는 패치된 단백질은 다운스트림 고슴도치 신호전달의 주요 억제제입니다. 그러나 활성 고슴도치 리간드가 Patched 단백질에 결합하면 Smoothened라는 또 다른 막관통 단백질이 세포 표면으로 전위됩니다. 그런 다음 Smoothened 단백질은 Cubitus Interruptus의 분해에서 다중 단백질 미세소관 관련 복합체의 활동을 중단할 수 있습니다. Cubitus Interruptus는 Hh 신호 경로의 주요 전사 활성화제이며 이후 핵으로 전위되어 Hh 표적 유전자의 발현을 켭니다.

기능 및 관련 질병

Hh 신호전달은 장기 발달에 매우 중요하며, 배발생 중 Hh에 대한 중단은 심각한 발달 이상으로 이어질 수 있습니다. 또한 Hh 신호는 성체 조직의 유지 및 재생을 담당하는 줄기세포 재생에 필수적입니다. 따라서 Hh 신호 경로의 이상은 췌장, 폐, 전립선, 유방 및 뇌종양을 포함한 특정 유형의 암으로 이어질 수 있습니다. 이 때문에 Hh 유전자 및 신호 전달 경로는 제약 산업에 유효한 치료 표적입니다.