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생물·생명
Q. 단일클론 항체는 어떠한 방식으로 제작할 수 있는 것인가요?
단일클론 항체는 말씀하신대로 특정 항원에만 결합하는 항체로, 여러가지 기술이 있지만, 하이브리도마 기술로 주로 제작됩니다.이 방식은 쥐에 항원을 주입해 항체 생산 B세포를 얻고, 이를 무한 증식하는 골수종 세포와 융합시켜 항체를 지속적으로 생산하는 하이브리도마 세포주를 만드는 방식입니다.항암치료에는 이러한 단일클론 항체를 여러 방식으로 활용이 가능합니다.먼저 암세포 표면의 성장 신호 수용체에 결합하여 암세포의 증식을 막습니다.그리고 면역관문억제제로서 면역 세포의 기능을 방해하는 암세포의 회피 기전을 무력화해 면역 체계가 암세포를 공격하도록 만듭니다. 또한 강력한 항암 약물이나 독소를 항체에 결합시킨 항체-약물 접합체(ADC) 형태로, 약물을 암세포에만 정확히 전달하여 부작용을 줄이는 방식으로도 활용되죠.
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Q. 공룡 무리를 분석했을 때 왜 수각류 쪽에 육식이 더 많았나요?
결론부터 말씀드리면 단순한 뼈 화석뿐만 아니라, 이빨의 형태, 위석, 뼈에 남은 상처, 그리고 배설물 화석인 분석화석 등 화석증거가 매우 많고 다양했기 때문입니다.화석에서 발견된 대부분의 수각류는 톱니 모양의 날카로운 이빨을 가졌는데, 이는 먹잇감을 찢는 데 적합한 구조였습니다. 또한, 다른 공룡의 뼈에서 발견된 수각류의 이빨 자국은 그들이 육식동물이었다는 사실을 잘 보여주는 부분이죠.하지만 일부 수각류 화석에서는 둥글고 뭉툭한 이빨이나 위석이 발견되기도 했는데, 이는 수각류 공룡이 식물이나 다른 먹이도 섭취하는 잡식성이었음을 뜻하는 것이기도 합니다.결론적으로, 다양한 화석에서 발견된 다양한 증거들은 수각류가 단순히 육식에 국한되지 않고, 종에 따라 매우 다양한 식성을 가졌다는 것을 보여준 것입니다.
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Q. 항체의 가변부위와 불변부위에 기능은 어떠한가요?
가변부위는 항체의 Y자 모양에서 위쪽 팔 부분에 해당하며, 항원과 결합하는 부위입니다.이 부위의 아미노산 서열은 매우 다양하게 변이되기 때문에 항체마다 특정 항원에만 결합하는 특이성을 갖게 됩니다. 비유하자면 자물쇠와 열쇠처럼, 가변부위는 특정 항원의 항원결정기에 정확히 들어맞도록 맞춰지는 역할을 하는 것이죠.반면 불변부위 항체의 Y자 모양에서 아래쪽 다리 부분에 해당하며, 이 부위는 기능적 역할과 항체의 종류를 결정합니다.불변부위는 대식세포와 같은 다른 면역세포 수용체와 결합하거나 보체를 활성화하는 등의 작용을 통해 항원-항체 복합체를 제거하는 역할을 합니다. 이 부위의 아미노산 서열은 비교적 안정적이며, 이 불변부위의 구조에 따라 항체가 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE와 같은 5가지 주요 동형으로 분류됩니다.그리고 항체의 다양성은 주로 가변부위의 구조적 차이 때문입니다.B세포가 발달하는 과정에서 유전적 재배열을 통해 가변부위를 코딩하는 유전자가 재조합됩니다. 이 과정은 V, D, J 유전자 세그먼트의 무작위적인 조합으로 이루어지는데, 수많은 유전자 조합이 가능하기 때문에 이론적으로는 수십억 가지가 넘는 서로 다른 가변부위를 만들어낼 수 있습니다.결론적으로 가변부위는 항원의 종류에 맞춰 특이적 결합을 가능하게 하는 반면, 불변부위는 항체 기능을 결정하고 다른 면역세포와의 상호작용을 매개한다고 할 수 있습니다.
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Q. 항체의 중쇄와 경쇄는 어떻게 결합을 이루는 것인가요?
말씀하신 중쇄와 경쇄는 이황화 결합(-S-S-)을 통해 결합합니다.이황화 결합은 두 시스테인 아미노산의 싸이올기(-SH)가 서로 반응하여 형성되는 공유 결합입니다.이는 단백질 구조 안정화에 중요한 역할을 하며, 특히 항체 분자에서 중쇄와 경쇄, 그리고 두 개의 중쇄를 연결하는 데 필수적이죠.그리고 항체는 일반적으로 Y자 모양의 면역글로불린 단백질로, 두 개의 동일한 중쇄와 두 개의 동일한 경쇄로 구성되며, 중쇄와 경쇄는 각각 가변 부위와 불변 부위로 나뉩니다.그런데, 지금까지 말씀드린 이황화 결합은 말씀하신 예시 부분으로 말씀드린 것이고 그 외에도 수소 결합이나 이온 결합, 소수성 상호작용 등 다양한 비공유 결합이 항체의 4차 구조를 안정화하게 됩니다.
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Q. 물개의 생태습성은 고래와 상어보다 사자와 호랑이에 가까울까요?
보는 관점에 따라 다르긴 하겠지만, 말씀하신 부분을 두고 본다면 물개의 행동 양식은 고래나 상어보다 사자, 호랑이, 수달과 더 가깝다고 볼 수 있습니다.물개는 무리 지어 생활하며, 특히 번식기에는 육지나 얼음 위에서 큰 무리를 이룹니다. 이는 사자 무리의 사회적인 행동과 비슷한 부분이 있습니다.반면에 대부분의 상어는 단독 생활을 하며, 고래도 무리를 짓지만 육지에서 무리를 이루는 행동과는 거리가 있다 할 수 있죠.그리고 말씀대로 물개는 먹이를 찾아 바다를 헤엄치고, 사냥감을 몰아 제압한 뒤 이빨로 먹이를 뜯어먹습니다. 이는 수달이 물속에서 먹이를 사냥하는 방식과 상당히 비슷합니다. 또한, 먹이가 있는 장소를 찾아내고 특정에 따라 사냥하는 모습은 높은 지능을 보여주기도 하지만 호랑이가 먹이를 찾아 잠복하고 사냥하는 전략적인 행동과도 비슷한 부분이 있습니다.반면 고래와 상어는 먹이를 통째로 삼키거나, 사냥 방식이 물개에 비해 상대적으로 단순한 경우가 많습니다.물개는 해양 포유류로 바다 환경에 적응했지만, 그 행동 양식과 생태적 특성은 육지 포유류인 사자, 호랑이, 수달의 특징과도 상당히 많이 닮아 있는 것이 사실입니다.
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Q. 퍼옥시좀의 카탈라아제와 산화효소는 어떻게 과산화수소를 처리 할 수 있나요?
카탈라아제는 두 가지 방식으로 과산화수소를 처리합니다.첫번째는 과산화수소의 농도가 높을 때 카탈라아제는 두 분자의 과산화수소를 물과 산소로 분해하는데, 이 반응은 유해한 과산화수소를 무독화하는 가장 일반적인 방법이죠.두번째는 과산화수소의 농도가 낮을 때인데, 이 때는 알코올 같은 다른 유기물을 산화시켜 과산화수소를 물로 변환시키게 됩니다.즉, 첫번째는 분해반응이며, 두번째는 산화반응을 이용하는 것이죠.
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Q. 핵공복합체는 선택적으로 분자를 수송하는데 NLS 및 NES 서열이 인식되는 분자적 과정은 어떻게 이루어지나요?
핵의 이중막에는 핵공을 통해 물질을 선택적으로 수송하는 핵공복합체가 존재하며, 물질의 핵 내외 이동은 특정 아미노산 서열을 인식하는 단백질에 의해 이루어지게 됩니다.핵으로 이동할 단백질의 NLS는 임포르틴이라는 수송 단백질에 결합합니다. 이 복합체가 핵공을 통과한 후, 핵 내의 Ran-GTP와 결합하여 단백질을 방출합니다.그리고 핵에서 세포질로 이동할 단백질의 NES는 엑스포르틴 및 Ran-GTP와 결합하여 삼자 복합체를 형성하고, 이 복합체가 핵공을 통과한 후, 세포질에서 Ran-GTP가 Ran-GDP로 전환되면서 복합체가 해체되고 단백질이 방출됩니다.
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Q. 리소좀이 낮은 PH를 유지하기 위해 사용하는 분자적 기작은 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 수소 이온 펌프를 이용해 리소좀 내부로 수소 이온을 능동적으로 수송하는 것입니다.리소좀은 세포질의 중성보다 훨씬 낮은 약 4.5~5.0의 산성 환경을 유지합니다. 이런 산성 환경은 리소좀에 있는 가수분해 효소들이 최적으로 기능하기 위해 필수적 환경입니다.그래서 리소좀 막에는 V-ATPase라고 불리는 수소 이온 펌프가 존재하는데, 이 펌프는 세포의 ATP를 가수분해하여 얻은 에너지를 이용해 세포질에 있는 수소 이온을 리소좀 내부로 능동적으로 수송하는 역할을 합니다.이렇게 수소 이온을 지속적으로 리소좀 내부로 운반함으로써, 리소좀은 내부의 수소 이온 농도를 높여 낮은 pH를 유지할 수 있는 것입니다.
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Q. 소포체내 단백질 접힘 과정에서 샤페론 단백질의 역할은 무엇인가요?
조면 소포체 내에서 단백질이 합성될 때, 샤페론 단백질은 정상적인 3차원 구조로 접히도록 돕는 역할을 합니다.다시 말해 단백질 응집을 막고, 잘못 접힌 부분을 교정하여 정상적인 기능을 할 수 있도록 하는 것입니다.하지만 접힘이 실패하여 비정상적인 단백질이 쌓이면, 세포는 비접힘 단백질 반응(UPR)을 활성화시킵니다. 이 반응은 샤페론 생산을 늘리고 단백질 합성을 억제하여 소포체 스트레스를 줄이려는 반응입니다. 그럼에도 문제가 해결되지 않으면, 비정상 단백질은 소포체 관련 단백질 분해(ERAD) 경로를 통해 소포체 밖으로 보내져 프로테아좀에 의해 분해됩니다. 여기까지 했는데도 문제가 해결되지 않으면 세포는 세포자연사를 통해 스스로를 파괴해버립니다.
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Q. 오리너구리는 포유류에 속하는데 어떻게 알을 낳나요?
오리너구리가 알을 낳고, 외형도 일반적인 포유류와 다른 이유는 진화과정에서 일찍 갈려져 나간 단공류라는 매우 원시적인 포유류에 속하기 때문입니다.말씀하신대로 대부분의 포유류는 태반을 통해 새끼를 낳는 태생이지만, 오리너구리는 포유류의 공통 조상이 가졌던 난생 번식 방식을 그대로 유지하고 있습니다. 즉, 앞서 말씀드린대로 다른 포유류들과 일찍 분리되어 독자적인 진화 경로를 걸어왔기 때문에 알을 낳는 것입니다.