13과 정답과 해설 — Intracellular Membrane Traffic

정답 요약

추론 문제 (Q1–Q10)

문항	정답	문항	정답
Q1	④	Q6	④
Q2	②	Q7	②
Q3	②	Q8	①
Q4	③	Q9	③
Q5	④	Q10	④

5지선다 (Q11–Q25)

문항	정답	문항	정답	문항	정답
Q11	④	Q16	②	Q21	②
Q12	⑤	Q17	④	Q22	②
Q13	①	Q18	③	Q23	③
Q14	④	Q19	④	Q24	②
Q15	②	Q20	②	Q25	②

OX 퀴즈 (Q26–Q40)

문항	정답	문항	정답	문항	정답
Q26	O	Q31	X	Q36	O
Q27	X	Q32	X	Q37	X
Q28	O	Q33	O	Q38	O
Q29	X	Q34	X	Q39	O
Q30	O	Q35	X	Q40	O

상세 해설

추론 문제

Q1. 정답: ④
근거: Pinching-Off

Dynamin의 작동 원리:

PH domain이 vesicle neck의 PI(4,5)P₂에 결합
Vesicle neck 주위에 ring을 형성한 후 spiral로 조립
G-domain이 인접 rung의 G-domain과 dimerize → GTPase 활성화 → GTP 가수분해 → conformational change → constriction → fission

GTPγS(non-hydrolyzable GTP analog) 처리 시: GTPγS는 GTP처럼 dynamin에 결합하여 ring/spiral 조립은 정상적으로 일어난다. 그러나 가수분해가 일어나지 않으므로 conformational change가 유도되지 않아 constriction/fission이 완성되지 못한다. Vesicle이 donor membrane에 연결된 중간 상태로 고착된다.

①: 자발적 수축은 일어나지 않음. GTP 가수분해가 conformational change의 에너지원임.
②: PH domain의 PI(4,5)P₂ 결합과 GTP 가수분해는 별개 기능. GTPγS를 결합한 상태에서도 PH domain은 PI(4,5)P₂에 정상 결합함.
③: GTPγS는 GTP처럼 dynamin에 결합하여 oligomerization/ring 형성을 가능하게 함. 단량체 유지가 아님.
⑤: G-domain dimerization은 가능하지만 가수분해 자체가 안 되는 것이 문제임.

Q2. 정답: ②
근거: Retrieval Pathway to the ER

KDEL receptor의 pH 의존적 결합 메커니즘:

Critical histidine: Golgi의 낮은 pH(~6.5–6.7)에서 protonated → KDEL sequence와의 상호작용 강화 → 강한 결합
ER의 중성 pH(~7.2): histidine deprotonated → 약한 결합 → KDEL-bearing protein 방출

Histidine → Glutamine 치환 시: Golgi에서도 protonation이 일어나지 않아 KDEL sequence와 강하게 결합하지 못한다. 결과적으로 ER에서 탈출한 KDEL-bearing protein(예: BiP)이 COPI vesicle로 회수되지 못하고 분비 경로를 따라 세포 외부로 방출된다.

①: 방향이 반대. ER에서의 결합이 강해지는 것이 아니라 Golgi에서의 결합이 약해지는 것이 문제임.
③: KDEL receptor 자신의 ER 회수 신호는 KKXX이며, KDEL receptor가 COPI coat를 인식하지 못하는 것이 아님.
④: Histidine protonation은 KDEL 결합 특이성을 제공하지, ER/Golgi를 막론하고 무차별적 결합을 유도하지 않음.
⑤: COPII vesicle 형성과 KDEL receptor cycling은 독립적임.

Q3. 정답: ②
근거: AP2

AP2 어댑터 단백질의 활성화 메커니즘:

초기 상태 (locked): cargo binding site가 차단된 비활성 구조
PI(4,5)P₂에 결합 → conformational change(unlocked) → cargo binding site 노출
이후 cargo receptor(예: LDL receptor의 YXXφ motif)와 결합 → clathrin triskelion 모집

PI(4,5)P₂ 결합 부위 돌연변이 시: AP2가 locked 상태로 유지 → cargo binding site 미노출 → receptor 모집 불가 → clathrin-coated pit 형성 불가 → receptor-mediated endocytosis 크게 저해.

①: AP2는 PI(4,5)P₂ 결합 없이는 conformational change가 일어나지 않아 cargo에 직접 결합할 수 없음.
③: COPI vesicle은 Golgi에서 ARF에 의해 조절되며 AP2 축적과 무관함.
④: AP1은 Golgi/TGN에서 ARF에 의해 활성화되며, plasma membrane endocytosis에서 AP2를 대체하지 않음. AP1과 AP2는 서로 다른 receptor를 인식함.
⑤: Dynamin은 vesicle pinch-off만 담당하며, pit 형성과 cargo 농축에는 AP2/clathrin이 필요함.

Q4. 정답: ③
근거: Coat Assembly Control by Monomeric GTPase, COPII

Sar1 GEF(Sec12)에 의한 COPII 조립:

ER membrane embedded Sec12가 세포질의 Sar1-GDP에서 GDP를 방출 → GTP 결합 → Sar1-GTP 형성
Sar1-GTP의 N-terminal amphiphilic helix 노출 → ER membrane cytosolic leaflet에 wedge처럼 삽입
Sar1-GTP가 Sec23/Sec24(inner coat) 모집
Sec23/Sec24 위에 Sec13/Sec31(outer coat) 조립 → vesicle budding

Sec12 불활성화 시: Sar1-GDP가 세포질에 머물며 amphiphilic helix를 삽입하지 못함 → Sec23/Sec24 모집 실패 → COPII 미형성 → ER-to-Golgi 수송 차단 → 분비/막 단백질이 ER에 축적됨.

①: Sec12 불활성화는 Sar1 활성화 억제이므로 COPII 과활성이 아님.
②: ARF는 Golgi에서 COPI/clathrin을 조절하며 ER에서 Sar1을 대체하지 않음.
④: inner coat(Sec23/24) 없이 outer coat(Sec13/31)만 조립되는 메커니즘은 없음. Sar1-GTP가 먼저 inner coat를 모집해야 outer coat가 조립됨.
⑤: Sec12 불활성화는 anterograde COPII 경로를 차단하지만, COPI retrograde 경로가 자동으로 항진되지는 않음.

Q5. 정답: ④
근거: Rab Cascades, Endosomes maturation

Rab5→Rab7 cascade:

Rab5-GTP가 effector로 Rab7 GEF를 모집 → Rab7 domain 형성
Rab7-GTP가 effector로 Rab5 GAP를 모집 → Rab5 domain 소멸
이 일방향적 cascade로 early endosome이 late endosome으로 비가역적 성숙

Rab7 GEF 선택적 억제 시: Rab5 domain은 유지되지만 Rab7 domain이 형성되지 않음. Early endosome이 Rab5 상태로 고착되어 late endosome으로 성숙하지 못한다. 결과적으로:

Lysosomal hydrolase를 받지 못함
내용물(LDL, signaling receptor 등)이 lysosome으로 전달되지 않아 분해가 일어나지 않음
PI(3)P → PI(3,5)P₂ 전환도 이루어지지 않음
①: Rab5와 Rab7이 공존하는 상황은 cascade 억제 중간 단계에서 일시적으로 생길 수 있으나, Rab7 GEF 억제이면 Rab7 자체가 활성화되지 않음.
②: cascade는 일방향적(Rab5→Rab7), 역방향 성숙은 발생하지 않음.
③: PI(3)P→PI(3,5)P₂ 전환은 Rab7 domain 형성과 연동되므로 이 역시 저해됨. 또한 Rab7-independent acidification은 문제 맥락에서 중요하지 않음.
⑤: Rab5 GAP는 Rab7 effector이므로, Rab7 GEF 억제 시 Rab5 GAP도 모집되지 않아 Rab5가 지속되는 것은 맞지만, 이것이 Golgi와의 비정상적 융합으로 이어지지는 않음.

Q6. 정답: ④
근거: Lysosomal hydrolase, Transport of lysosomal hydrolases from TGN to endosomes

I-cell disease 특이 사항:

원인: GlcNAc phosphotransferase 결함 → M6P tag 없음 → lysosomal hydrolase가 lysosome이 아닌 혈액으로 분비
예외: Hepatocyte는 M6P-independent pathway를 보유하여 정상 lysosome 기능 유지

간세포는 M6P receptor에 의존하지 않고 lysosomal hydrolase를 lysosome으로 전달하는 대안 경로를 갖추고 있다. 이 경로는 I-cell disease 환경에서도 영향을 받지 않으므로 간세포의 lysosome 기능이 정상으로 유지된다.

①: 동일 유전자 돌연변이이며, 간세포의 GlcNAc phosphotransferase 활성이 낮아서 예외적인 것이 아님.
②: 간세포의 lysosomal hydrolase도 N-linked 당화를 거침. 당화 여부가 예외의 이유가 아님.
③: COPI vesicle은 ER retrieval 경로이며 M6P-independent한 lysosomal targeting과 무관함.
⑤: 이런 재흡수 receptor는 실제로 존재하지 않음.

Q7. 정답: ②
근거: ESCRT Protein Complex

ESCRT-III의 역할:

Endosome membrane에 multimeric assembly 형성 → 막을 endosome lumen 쪽으로 invaginate → ILV(intralumenal vesicle) pinch off
이 ILV budding은 cytosolic 표면에서 멀어지는 방향 (clathrin coat와 반대 방향)
ILV에 ubiquitinated receptor가 포함되면 cytosolic signaling domain이 차단됨

ESCRT-III 억제 시: ILV 형성 불가 → ubiquitinated EGFR이 endosome limiting membrane에 잔류 → EGFR의 cytosolic kinase domain이 계속 세포질에 노출 → 비정상적 지속 signaling → lysosomal 분해도 불가능(ILV 내에 격리되지 않았으므로).

①: endosome 내강 pH는 V-type ATPase에 의해 결정되며 ESCRT-III와 무관함.
③: ESCRT-0만으로는 ILV 형성이 불가능; ESCRT-0→I→II→III 순서가 필수적임.
④: 재활용 경로는 endosome의 tubular extension을 통해 이루어지며, ESCRT-III 억제로 MVB pathway가 차단된다고 재활용이 자동 증가하지 않음.
⑤: PI(3)P 분해와 ESCRT-III 활성은 독립적임.

Q8. 정답: ①
근거: synaptic vesicles

Complexin의 역할:

SNARE가 부분적으로 조립된 후 Complexin이 결합 → complete zippering 방지 → metastable primed state 유지
Ca²⁺ influx → Synaptotagmin 활성화 → Complexin 방출 → SNARE fully zipper → rapid fusion

Complexin 소실 시: SNARE complex를 metastable primed state로 고정할 수 없음. Ca²⁺ 없이도 SNARE가 자발적으로 완전히 zipper됨 → premature, unregulated neurotransmitter 방출. Ca²⁺ 의존적 정밀한 조절 방출이 소실된다.

②: Synaptotagmin은 Ca²⁺ sensor로 독자적으로 Ca²⁺를 감지하여 SNARE 활성화를 촉진함. Complexin 소실이 Synaptotagmin의 Ca²⁺ 반응을 차단하지 않음.
③: Complexin은 v-SNARE와 t-SNARE의 인식에 필요하지 않음. SNARE complex 형성은 SNARE 단백질 자체의 친화력으로 일어남.
④: NSF는 사용 완료된 cis-SNARE complex를 분해하는 AAA-ATPase이며, Complexin 소실과 NSF 활성 증가는 연결되지 않음.
⑤: Synaptotagmin은 Ca²⁺ sensor로 Complexin의 clamping 역할을 대체하지 못함.

Q9. 정답: ③
근거: phagocytosis

Phagocytosis 메커니즘:

FcR clustering → Syk → PIP5K 활성화 → PI(4)P → PI(4,5)P₂ 생성
PI(4,5)P₂ → WASP 활성화 → Arp2/3 complex → actin branching → pseudopod 형성
동시에 PI3K → PI(3,4,5)P₃ → Rac1 양성 피드백

PIP5K 억제 시: PI(4,5)P₂ 생성 불가 → WASP 활성화 불가 → Arp2/3 비활성 → actin branching 없음 → pseudopod 형성 실패 → phagocytosis 차단.

①: PI(4,5)P₂가 생성되지 않으면 PI3K의 기질인 PI(3,4,5)P₃도 생성 어려움. 또한 PI(3,4,5)P₃는 cup 가장자리에서 작용하며, 전체적 phagocytosis 효율 증가는 일어나지 않음.
②: PIP5K는 PI 인산화 효소이며 Fc receptor 발현 조절과 무관함.
④: SHIP1은 PI(3,4,5)P₃ → PI(3,4)P₂ 전환을 촉진하여 cup tip에서 신호를 끄는 역할. PIP5K 억제가 SHIP1을 활성화하는 직접 연결은 없음.
⑤: PI(3)P는 PI(3,4,5)P₃에서 SHIP1/INPP4B에 의해 순차 전환되어 phagosome maturation에 관여. PIP5K 억제가 PI(3)P를 직접 감소시키지 않음.

Q10. 정답: ④
근거: Receptor-mediated endocytosis, Transport of lysosomal hydrolases from TGN to endosomes, Lysosome_MOC

Bafilomycin A1(V-type ATPase 억제) → 산성화 차단의 downstream 효과:

(나) LDL-receptor 분리 실패: LDL receptor는 early endosome의 낮은 pH에서 LDL을 방출한다. 산성화 차단 시 pH-dependent dissociation 불가 → LDL이 receptor에 계속 결합.

(다) M6P receptor 재활용 실패: M6P receptor는 endosome의 낮은 pH에서 lysosomal hydrolase를 방출 → 빈 receptor가 retromer에 의해 TGN으로 회수. 산성화 차단 시 hydrolase 방출 불가 → cargo-loaded receptor로 retromer 인식 불가 → endosome에 축적.

(라) Hydrolase 활성 감소: (1) Lysosomal hydrolase는 pH 4.5–5.0에서 최적 활성 → 산성화 차단으로 활성 소실. (2) M6P receptor 재활용 차단으로 새 hydrolase 공급도 감소.

①: Bafilomycin A1은 LDL receptor 구조가 아닌 endosomal pH를 변화시킴.
②: Retromer coat의 PI(3)P 결합은 endosome 산성화와 독립적; M6P receptor 재활용 실패의 직접 원인은 cargo 방출 실패임.
③: Bafilomycin A1은 V-type ATPase를 억제하여 pH를 올리는 것이며, hydrolase를 직접 억제하지 않음.
⑤: V-type ATPase는 early endosome에도 존재하며 산성화를 담당함. Bafilomycin A1은 early endosome에도 영향을 미침.

5지선다

Q11. 정답: ④
근거: Clathrin coat

Clathrin coat 분해 과정:

Vesicle이 donor membrane에서 budding된 직후 coat 분해 시작 (목적지 도달 전)
hsp70 chaperone이 ATP hydrolysis 에너지로 clathrin coat를 물리적으로 제거
Phosphoinositide phosphatase가 PI(4,5)P₂를 분해 → AP2의 membrane 결합력 약화 → uncoating 촉진 ✓
①: Triskelion = 3개의 heavy chain + 3개의 light chain (6개가 아님)
②: Clathrin은 AP2(adaptor)를 통해 간접적으로 membrane에 연결됨. PI(4,5)P₂에 직접 결합하는 것은 AP2임.
③: Coat는 budding 직후 분리됨. Target membrane 도달 후가 아님.
⑤: NSF는 cis-SNARE complex 분해에 사용됨. Clathrin coat 분해에는 hsp70이 사용됨.

Q12. 정답: ⑤
근거: Phosphatidylinositol(PI) and Phosphoinositides(PIPs)

PIP는 세포막의 cytosolic leaflet에만 위치한다. Lumenal leaflet에는 PIP가 없다. PIP의 organelle 특이적 분포는 각 organelle의 cytosolic face에서만 이루어진다.

①: PI(3)P → early endosome. PI 3-kinase(Rab5 effector)가 생성함. 옳음.
②: PI(4,5)P₂ → plasma membrane cytosolic leaflet. AP2 활성화 + Dynamin PH domain 결합. 옳음.
③: PI(3)P → PI(3,5)P₂ 전환이 late endosome maturation 표지. 옳음.
④: PI(4)P → Golgi. ARF 의존적 coat 형성에 관여. 옳음.
⑤: 틀림. PIP는 cytosolic leaflet에만 위치.

Q13. 정답: ①
근거: Coat Assembly Control by Monomeric GTPase, COPII

COPII coat 조립 순서: D → C → B → A

D: Sec12(GEF)가 Sar1-GDP를 활성화 → Sar1-GTP 형성
C: Sar1-GTP의 amphiphilic helix가 ER membrane에 삽입
B: Sec23/Sec24(inner coat, adaptor) 모집
A: Sec13/Sec31(outer coat) 조립

Q14. 정답: ④
근거: synaptic vesicles

Complexin과 Synaptotagmin의 역할:

Complexin: SNARE에 결합하여 complete zippering 방지 → metastable primed state 유지
Ca²⁺ influx → Synaptotagmin 활성화 → Complexin 방출(displacement) → SNARE fully zipper → rapid fusion

④는 “Synaptotagmin이 SNARE complex를 추가 억제하여 fusion을 지연”이라고 설명하는데, 이는 틀렸다. Synaptotagmin은 Complexin을 방출시키고 SNARE 완전 조립을 촉진하여 fusion을 일으킨다.

①: Synaptobrevin(v-SNARE) = synaptic vesicle에 위치, transmembrane. 옳음.
②: SNAP25 = presynaptic membrane의 peripheral membrane protein, 2개의 SNARE helix. 옳음.
③: Complexin이 부분 조립 SNARE에 결합하여 complete zippering 방지 → metastable state. 옳음.
⑤: Ca²⁺ 의존적 millisecond 단위 방출. 옳음.

Q15. 정답: ②
근거: Oligosaccharide processing in Golgi

N-linked oligosaccharide Golgi 가공 순서:

Golgi mannosidase I: 3개의 mannose 제거
GlcNAc transferase I: GlcNAc 첨가
Mannosidase II: 2개의 mannose 추가 제거
이후 GlcNAc, Galactose, Sialic acid 순차 첨가

①: Sialic acid는 trans Golgi에서 가장 마지막에 첨가됨.
③: Sialic acid는 cis가 아닌 trans Golgi에서 첨가됨.
④: 반대. 접근이 쉬운(노출된) 당화 부위 → complex form; 내부에 묻힌 당화 부위 → high mannose form.
⑤: N-linked glycosylation은 ER에서 Sec61 근처에서 co-translational하게 시작되며, TGN이 아님.

Q16. 정답: ②
근거: Golgi apparatus_MOC, functional compartmentalization of the Golgi apparatus

Cisternal maturation model 지지 근거:

Procollagen처럼 vesicle에 포장하기 너무 큰 cargo가 Golgi를 통해 이동하는 것이 관찰됨 → 고정된 cisternae를 통해 cargo가 vesicle로 이동하는 vesicle transport model로는 설명 불가
실시간 현미경으로 cisternae 자체가 cis→trans로 이동하며 organelle identity가 순차적으로 변화하는 것이 확인됨
①: Golgi 효소는 COPI vesicle로 retrograde 이동하여 위치를 유지함. COPII로 anterograde 이동하는 것이 아님.
③: Cisternal maturation model에서 COPI vesicle은 retrograde(Golgi enzyme 역행 수송) 전용임.
④: 두 모델에서 COPI의 역할이 다르며 실험적으로 구별 가능함.
⑤: Cisternae가 고정되어 있다는 것은 vesicle transport model의 전제였으나, 실험으로 cisternae가 이동한다는 것이 확인되어 cisternal maturation model이 지지됨.

Q17. 정답: ④
근거: Transport of lysosomal hydrolases from TGN to endosomes, Lysosomal hydrolase

I-cell disease에서 GlcNAc phosphotransferase 결함 → M6P tag 없음 → M6P receptor가 hydrolase를 인식 불가 → hydrolase가 TGN에서 M6P receptor에 포착되지 않음 → 기본 분비 경로(constitutive pathway)를 통해 혈액으로 분비됨. Lysosome에 과잉 전달이 아닌, lysosome으로 전달 실패가 문제임.

①: Cis Golgi network에서 GlcNAc phosphotransferase 부착. 옳음.
②: TGN pH 6.5–6.7에서 강한 결합. 옳음.
③: Early endosome pH ~6.0에서 방출 → phosphate 제거 → retromer로 TGN 회수. 옳음.
④: 틀림. M6P tag가 없으면 M6P receptor가 포착하지 못함. Lysosome 과잉 전달이 아니라 lysosome 전달 실패.
⑤: Hurler’s disease = 개별 hydrolase의 구조 유전자 돌연변이로 특정 GAG 분해물 축적. M6P tagging 자체는 정상. 옳음.

Q18. 정답: ③
근거: Autophagy

Selective autophagy:

분해 대상 cargo(예: 손상 미토콘드리아, 침입 미생물)에 ubiquitin 표식 부착
Cargo-specific receptor가 ubiquitinated cargo를 forming autophagosome의 오목한 막 표면으로 모집
①: 이중막(double membrane) 구조임.
②: 반대. Nonselective = starvation 시 bulk cytoplasm 분해; Selective = 특정 cargo(ubiquitin tag 등) 분해.
④: 외막이 lysosome과 융합 → 내막이 lysosome lumen으로 방출 → 그 다음 내막이 분해됨. 동시가 아님.
⑤: mTOR 억제가 autophagy를 개시함. mTOR 활성화는 autophagy 억제.

Q19. 정답: ④
근거: Caveolar endocytosis

기계적 장력이 가해질 때의 실제 반응:

Cavin scaffold가 빠르게 disassembly → caveolae가 납작해지며 plasma membrane에 합쳐짐 → 막 표면적 일시적 증가 → 세포가 팽창에 대응하는 막 저장소 역할

④의 “caveolae가 세포 외부로 돌출”은 틀렸다. Caveolae는 세포 안쪽(cytoplasm 쪽)으로 invaginate된 구조이며, 장력 시 납작해지는 것이지 밖으로 돌출하지 않는다.

①: Cholesterol + glycosphingolipid + GPI-anchored protein = lipid raft 기반. 옳음.
②: Caveolin = integral membrane protein. Hydrophobic loop이 세포질 쪽에서 막에 삽입, 막을 가로지르지 않음. 옳음.
③: Cavin = caveolin 결합, 구조 안정화. 옳음.
⑤: 정적 조건에서 caveolae는 주로 고정된 구조; 막 저장소 역할. 옳음.

Q20. 정답: ②
근거: Rab Cycle

Rab-GTP effector:

Tethering factor: vesicle을 먼 거리에서 포착
Motor protein: vesicle을 cytoskeleton을 따라 이동
SNARE 조절인자: v-SNARE와 t-SNARE pairing 촉진 이를 통해 vesicle이 정확한 target compartment에 전달됨.
①: GDI는 GDP-bound Rab(inactive)을 세포질에 격리함. GTP-bound가 아님.
③: GAP가 GTP 가수분해 촉진; GEF는 GDP→GTP 교환으로 Rab을 활성화함.
④: Rab5(early endosome)와 Rab7(late endosome)은 서로 다른 effector를 통해 organelle의 특성을 다르게 규정함.
⑤: Rab5→Rab7 cascade는 일방향적이고 비가역적임. Self-amplifying 특성으로 역전 불가.

Q21. 정답: ②
근거: Receptor-mediated endocytosis

LDL 처리 경로:

LDL receptor → clathrin-coated vesicle → early endosome
Early endosome 낮은 pH → LDL이 receptor에서 방출
LDL receptor → early endosome의 tubular region → plasma membrane으로 재활용
LDL → late endosome → lysosome → cholesterol ester 가수분해 → free cholesterol

①: cholesterol ester → free cholesterol은 lysosome에서 일어남.
③: LDL 가수분해는 lysosome에서 일어남. Early endosome이 아님.
④: LDL receptor는 clathrin-coated pit에 선택적으로 농축됨 (100배 이상 효율). 비농축 상태가 아님.
⑤: 재활용 실패 시 receptor가 분해되어 plasma membrane의 receptor 밀도가 감소함.

Q22. 정답: ②
근거: secretory pathway

Regulated secretory pathway vs. constitutive secretory pathway:

Constitutive secretory pathway: 모든 세포에서 지속적으로 작동하는 default 경로
Regulated secretory pathway: 특수화된 분비 세포(신경세포, 내분비세포, 소화효소 분비세포 등)에만 존재하며, 세포 외부 신호(Ca²⁺ 등)에 의해 조절됨

②는 regulated pathway를 default pathway로 잘못 설명하여 틀렸다.

①: TGN 낮은 pH + 높은 Ca²⁺ → 분비 단백질 응집 → regulated vesicle로 포장 (aggregation hypothesis). 옳음.
③: Immature secretory vesicle에 초기에 clathrin이 있다가 성숙 시 이탈. 옳음.
④: Synaptic vesicle은 regulated exocytosis의 대표적 예. 옳음.
⑤: Ca²⁺ → Synaptotagmin → SNARE complete zippering → fusion. 옳음.

Q23. 정답: ③
근거: macropinocytosis

Macropinocytosis:

Cell-surface receptor 활성화 (growth factor, integrin ligand 등)
Actin polymerization → membrane ruffle 형성
Ruffle의 끝이 서로 또는 세포막과 융합 → macropinosome 형성

Clathrin-independent, 비선택적(non-selective), 재활용 없이 분해만 진행
①: 비선택적 과정; 특정 receptor에 의한 cargo 농축 없음.
②: Clathrin-independent endocytosis. Clathrin coating 없음.
④: 재활용 없이 분해만 진행 (degradation only).
⑤: Macropinocytosis는 다양한 세포에서 관찰됨. 암세포(Ras oncogene 활성화)에서 증가. 면역세포 특이적이지 않음.

Q24. 정답: ②
근거: Proteolytical processing of secretory proteins

POMC tissue-specific processing:

뇌하수체 전엽(Anterior pituitary): Corticotropin(ACTH) + β-lipotropin
뇌하수체 중엽(Intermediate pituitary): α-MSH, γ-lipotropin, β-MSH, β-endorphin

②가 옳다: 중엽에서 α-MSH가 생성되며, 이는 전엽과 다른 processing enzyme 조합을 사용하기 때문.

①: β-endorphin은 전엽이 아닌 중엽에서 생성됨.
③: 분비 단백질은 비활성 precursor로 합성되어 premature activation을 방지하는 것이 주요 목적임.
④: Enkephalin(5aa)이 짧아 polyprotein으로 합성됨. POMC는 짧은 peptide가 아님.
⑤: 같은 유전자라도 세포 유형별 다른 enzyme → 다른 최종 산물.

Q25. 정답: ②
근거: direct sorting in TGN, exocytosis_MOC

극성 상피세포의 단백질 sorting:

Direct sorting (주요 경로): TGN에서 apical과 basolateral 경로로 직접 분류하여 전달
Indirect sorting (transcytosis): 일부 단백질이 먼저 한 domain으로 전달된 후 endocytosis로 회수되어 반대편으로 재전달
①: Tight junction은 두 domain 간 단백질 이동을 차단하여 domain 특이성을 유지함.
③: Transcytosis 방향은 세포에 따라 다름. 일부에서는 basolateral→apical, 다른 경우에는 apical→basolateral도 관찰됨.
④: GPI-anchored protein은 apical membrane sorting 신호를 보유함.
⑤: Direct sorting이 주요 경로이며, 모든 단백질이 먼저 apical로 전달되지 않음.

OX 퀴즈

Q26. 정답: O
근거: Coat Assembly Control by Monomeric GTPase, COPII

COPII 조립 순서: Sar1-GTP amphiphilic helix 삽입 → Sec23/Sec24(inner coat) 먼저 모집 → 그 위에 Sec13/Sec31(outer coat) 조립. Inner coat가 outer coat보다 먼저 조립된다. 옳은 설명.

Q27. 정답: X
근거: Pinching-Off

Dynamin은 GTPase이며 GTP 가수분해를 에너지원으로 사용한다. GTPase domain이 인접 GTPase domain과 dimerize → GTP 가수분해 → conformational change → constriction → membrane fission. ATP가 아닌 GTP를 사용한다.

Q28. 정답: O
근거: Phosphatidylinositol(PI) and Phosphoinositides(PIPs), AP2, phagocytosis

PI(4,5)P₂의 다양한 역할:

AP2 활성화: PI(4,5)P₂에 결합 → conformational change → cargo binding site 노출
Dynamin 모집: Dynamin의 PH domain이 PI(4,5)P₂에 결합하여 vesicle neck 위치에 집적
Phagocytosis: FcR 활성화 → PIP5K → PI(4,5)P₂ 생성 → WASP → Arp2/3 → actin branching → pseudopod 형성

모두 plasma membrane cytosolic leaflet의 PI(4,5)P₂가 관여하는 정확한 설명.

Q29. 정답: X
근거: Retrieval Pathway to the ER

KDEL receptor의 결합 특성은 반대이다:

Golgi(pH ~6.5–6.7): Critical histidine protonated → KDEL sequence와 강하게 결합 → COPI vesicle로 ER 귀환
ER(pH ~7.2): Critical histidine deprotonated → KDEL sequence와 약하게 결합 → KDEL-bearing protein 방출

Q30. 정답: O
근거: Vesicular tubular cluster, homotypic fusion vs heterotypic fusion

VTC 형성:

COPII vesicle이 coat를 shed (budding 직후)
Coat shed된 vesicle들이 homotypic SNARE-mediated fusion → VTC 형성 (양쪽 membrane에 v-SNARE와 t-SNARE 모두 존재)
**Microtubule을 따라 motor protein(dynein)**에 의해 Golgi로 이동

모두 정확한 설명.

Q31. 정답: X
근거: ESCRT Protein Complex

ESCRT-0의 도킹 조건: PI(3)P + ubiquitylated cargo 단백질 둘 다 필요.

“둘 중 하나만 있어도 된다”는 설명이 틀렸다.
PI(3)P만 있으면 early endosome에 결합할 수는 있으나, ubiquitinated cargo 없이는 cargo sorting이 시작되지 않음.
두 신호의 동시 인식이 ESCRT-0의 정확한 cargo 선별을 보장한다.

Q32. 정답: X
근거: Lysosome_MOC

Lysosomal membrane 단백질의 당사슬은 **lumenal face(내강 쪽)**에 고밀도로 발현된다. Lysosome 내강은 lysosomal hydrolase와 낮은 pH(4.5–5.0)에 노출되어 있으므로, lumenal face의 당사슬이 단백질 분해로부터 막 단백질을 보호한다. Cytosolic face에 당사슬이 발현된다는 설명은 틀렸다.

Q33. 정답: O
근거: phagocytosis

Phagocytosis에서 PI 분포:

PI(4,5)P₂ (cup 전체): actin branching → pseudopod 확장에 필요
PI(3,4,5)P₃ (cup 가장자리): Rac1 추가 활성화 → 추가 actin 중합 → cup이 타겟을 완전히 감쌈

Tip에서 SHIP1이 PI(3,4,5)P₃를 소멸시켜 신호를 꺼서 cup이 닫히게 됨. 옳은 설명.

Q34. 정답: X
근거: Autophagy

Autophagosome 이중막의 역할:

외막(outer membrane): lysosome 외막과 SNARE-mediated fusion
내막(inner membrane): fusion 후 lysosome lumen으로 방출 → lysosomal hydrolase에 의해 분해

문제는 내막이 lysosome과 융합하고 외막이 lumen으로 방출된다고 했으므로 반대이다. 틀린 설명.

Q35. 정답: X
근거: Transport of lysosomal hydrolases from TGN to endosomes

M6P receptor-hydrolase 결합 특성:

TGN(pH 6.5–6.7): M6P-bearing hydrolase와 강하게 결합
Early endosome(pH ~6.0): hydrolase를 방출 (pH 감소로 결합 해리)

“Endosome에서 더 강하게 결합”은 반대이다. Endosome의 낮은 pH가 방출을 유도하며, 빈 receptor는 retromer에 의해 TGN으로 회수된다.

Q36. 정답: O
근거: macropinocytosis, phagocytosis

두 endocytosis 모두:

Actin-dependent: actin polymerization에 의한 membrane 변형(ruffling 또는 pseudopod)
형성된 vesicle(macropinosome/phagosome)의 내용물은 최종적으로 lysosome에서 분해

정확한 설명. (Macropinosome: degradation only; Phagosome → lysosome 융합 → 분해)

Q37. 정답: X
근거: synaptic vesicles

Synaptic vesicle은 local recycling으로 axon terminal에서 직접 재생성된다. ER에서 합성되어 Golgi를 거쳐 수송되는 경로를 사용하지 않는다.

신경세포는 초당 1000회 이상 발화 가능 → 빠른 vesicle 재생성 필요 → local recycling으로 해결
Neurotransmitter(소분자)는 antiport를 통해 local에서 vesicle 안으로 공급됨

Q38. 정답: O
근거: Lysosomal hydrolase

I-cell disease에서 lysosomal hydrolase 혈액 분비:

GlcNAc phosphotransferase 결함 → M6P tag 없음 → M6P receptor가 TGN에서 hydrolase를 인식하지 못함
M6P receptor에 포착되지 않은 hydrolase는 **constitutive secretory pathway(기본 분비 경로)**를 따라 세포 외부(혈액)로 방출됨
결과: 혈액 내 lysosomal hydrolase 농도 상승, 세포 내 lysosome 기능 장애

정확한 설명.

Q39. 정답: O
근거: functional compartmentalization of the Golgi apparatus, Golgi apparatus_MOC

Cisternal maturation model에서 Golgi 효소의 위치 유지:

Cisternae 자체가 cis→trans로 이동하며 성숙
Golgi에서 특정 cisternae에 위치해야 하는 glycosylation 효소들은 COPI vesicle에 실려 retrograde(역행) 방향으로 운반되어 더 cis 쪽 위치를 유지함
결과적으로 효소는 자신의 기능적 위치에 머물고, cargo(단백질)만 cis→trans로 이동

정확한 설명.

Q40. 정답: O
근거: Rab Cascades

Rab5→Rab7 cascade의 일방향성 기전:

Rab5-GTP가 effector로 Rab7 GEF를 모집 → Rab7-GTP 형성 (positive: Rab7 amplification)
Rab7-GTP가 effector로 Rab5 GAP를 모집 → Rab5-GTP 가수분해 → Rab5 소멸 (negative: Rab5 shutdown)

이 상호 feedback 구조(Rab7 형성 촉진 + Rab5 소멸 촉진)로 인해 전환이 일방향적이고 비가역적이다. 정확한 설명.

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