13과 정답과 해설 — Intracellular Membrane Traffic

정답 요약

추론 문제 (Q1–Q10)

문항정답문항정답
Q1Q6
Q2Q7
Q3Q8
Q4Q9
Q5Q10

5지선다 (Q11–Q25)

문항정답문항정답문항정답
Q11Q16Q21
Q12Q17Q22
Q13Q18Q23
Q14Q19Q24
Q15Q20Q25

OX 퀴즈 (Q26–Q40)

문항정답문항정답문항정답
Q26OQ31XQ36O
Q27XQ32XQ37X
Q28OQ33OQ38O
Q29XQ34XQ39O
Q30OQ35XQ40O

상세 해설

추론 문제


Q1. 정답: ④
근거: Pinching-Off

Dynamin의 작동 원리:

  1. PH domain이 vesicle neck의 PI(4,5)P₂에 결합
  2. Vesicle neck 주위에 ring을 형성한 후 spiral로 조립
  3. 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:

  1. ER membrane embedded Sec12가 세포질의 Sar1-GDP에서 GDP를 방출 → GTP 결합 → Sar1-GTP 형성
  2. Sar1-GTP의 N-terminal amphiphilic helix 노출 → ER membrane cytosolic leaflet에 wedge처럼 삽입
  3. Sar1-GTP가 Sec23/Sec24(inner coat) 모집
  4. 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 활성화PI(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

  1. D: Sec12(GEF)가 Sar1-GDP를 활성화 → Sar1-GTP 형성
  2. C: Sar1-GTP의 amphiphilic helix가 ER membrane에 삽입
  3. B: Sec23/Sec24(inner coat, adaptor) 모집
  4. 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:

  1. Golgi mannosidase I: 3개의 mannose 제거
  2. GlcNAc transferase I: GlcNAc 첨가
  3. Mannosidase II: 2개의 mannose 추가 제거
  4. 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:

  1. LDL receptor → clathrin-coated vesicle → early endosome
  2. Early endosome 낮은 pH → LDL이 receptor에서 방출
  3. LDL receptor → early endosome의 tubular regionplasma membrane으로 재활용
  4. 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:

  1. Cell-surface receptor 활성화 (growth factor, integrin ligand 등)
  2. Actin polymerization → membrane ruffle 형성
  3. 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

DynaminGTPase이며 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:

  1. COPII vesicle이 coat를 shed (budding 직후)
  2. Coat shed된 vesicle들이 homotypic SNARE-mediated fusion → VTC 형성 (양쪽 membrane에 v-SNARE와 t-SNARE 모두 존재)
  3. **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.