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(2025 연세대 기출 변형 문제 및 해설-16)    

MPF(성숙유도인자, Maturation-Promoting Factor)는 세포 주기 조절에서 중요한 역할을 하는 단백질 복합체입니다. 다음 질문에 대해 논술하시오.

1. MPF의 구조와 구성 요소를 설명하고, 각 구성 요소가 세포 주기 조절에서 어떤 역할을 하는지 논하시오.

2. MPF가 세포 주기 중 언제 활성화되는지 설명하고, 이 활성화가 세포 분열 과정에 미치는 영향을 논하시오.

3. MPF의 활성화와 불활성화 과정에서 일어나는 주요 기전들을 설명하고, 이 과정이 세포 주기의 진행을 어떻게 조절하는지 논하시오.

4. MPF의 기능 이상이 세포 주기와 세포 분열에 미치는 영향을 설명하고, 이러한 이상이 암과 같은 질병과 어떻게 연관될 수 있는지 논하시오.

해설지

1. MPF의 구조와 구성 요소

• 구조:

  • MPF는 Cyclin과 Cyclin-Dependent Kinase(CDK)로 이루어진 단백질 복합체입니다. 이 두 구성 요소는 세포 주기를 조절하는 데 필수적인 역할을 합니다.

• Cyclin의 역할:

  • Cyclin은 주기적으로 생성되고 분해되는 단백질로, CDK와 결합하여 그 활성을 조절합니다. MPF에서 Cyclin B는 CDK1과 결합하여 세포 주기 진입을 조절합니다.

• CDK의 역할:

• CDK는 효소로, Cyclin과 결합하여 활성화되면 특정 표적 단백질을 인산화하여 세포 주기 진행을 조절합니다. CDK1은 Cyclin B와 결합하여 M기(Mitosis phase)로의 진입을 촉진합니다.

2. MPF의 활성화 시기와 세포 분열에 미치는 영향

• 활성화 시기:

  • MPF는 세포 주기의 G2기 말에 활성화되며, 세포를 M기로 진입시키는 역할을 합니다. 이 시점에서 Cyclin B가 충분히 축적되어 CDK1과 결합하여 MPF를 활성화시킵니다.

• 세포 분열에 미치는 영향:

• MPF가 활성화되면, 핵막이 분해되고 염색체가 응축되며 방추사가 형성됩니다. 이로써 세포는 체세포 분열의 각 단계를 수행할 수 있는 준비가 됩니다. MPF의 활성화는 M기의 시작을 신호하며, 세포가 정확하게 분열할 수 있도록 보장합니다.

3. MPF의 활성화와 불활성화 과정

• 활성화 과정:

  • MPF의 활성화는 Cyclin B의 축적과 CDK1의 인산화에 의해 조절됩니다. 특정 키나아제(예: CAK)가 CDK1을 인산화하여 MPF를 활성화시키고, 세포를 M기로 진입하게 합니다.

• 불활성화 과정:

  • M기가 끝날 때쯤, Cyclin B는 프로테아좀에 의해 분해되며, 이에 따라 MPF도 불활성화됩니다. MPF가 불활성화되면 세포는 M기를 종료하고 G1기로 진입합니다. 이 과정은 세포 주기의 정확한 진행을 보장하는 데 필수적입니다.

• 세포 주기 조절:

• MPF의 활성화와 불활성화는 세포 주기의 진행을 엄격하게 조절하며, 세포가 적절한 시기에 분열할 수 있도록 보장합니다. 이 조절 과정이 실패하면 세포 분열의 오류가 발생할 수 있습니다.

4. MPF 기능 이상과 질병 연관성

• MPF 기능 이상:

  • MPF가 과도하게 활성화되거나 불활성화되지 않으면, 세포 주기가 제대로 조절되지 못해 세포 분열의 오류가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, MPF의 과도한 활성화는 비정상적인 세포 분열을 촉진하여 암과 같은 질병의 발달에 기여할 수 있습니다.

• 암과의 연관성:

  • MPF와 관련된 세포 주기 조절의 이상은 암 발생의 중요한 원인 중 하나입니다. Cyclin B 또는 CDK1의 발현이 비정상적으로 증가하거나, 이들의 조절이 불량할 경우, 세포는 통제되지 않은 방식으로 분열하게 되어 암세포로 변형될 수 있습니다. 따라서 MPF의 정확한 기능과 조절은 세포 주기의 정상적 진행과 암 예방에 매우 중요합니다.