카이스트 계측 1 lab7-prelab [Computational Modeling and Analysis of Cell Signaling Pathway]

Mitogen activated protein kinase (MAPK)의 연쇄작용은 외부 자극에 대한 세포 내의 자극을 증폭시켜, 작은 자극에도 반응을 할 수 있게 해주는 signal transduction pathway이다. 우리는 이러한 성질을 ultrasensitivity라고 하고, 증폭된 자극들로 인해 세포에서는 성장, 분화, 스트레스에 대한 반응과 같은 현상들이 일어난다. 다양한 세포들에서 MAPK 연쇄작용은 feedback loop의 마지막에 위치하여 negative 혹은 positive feedback을 통해 전체 과정을 억제하거나 활성화 시킨다. 논��에서는 negative feedback loop으로 작용하는 MAPK 연쇄작용이 지속적인 MAPK phosphorylation oscillation을 가져올 수 있음을 보였다.

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JAK-STAT signaling pathway는 세포 밖으로부터 세포막을 통해 chemical signal을 받아 이를 세포 핵의 DNA에 있는 gene promoter로 전달하는 역할을 한다.
Janus Kinase(JAK)는 pathway를 통해 cytokine-mediated signal을 전달하는 tyrosine kinase으로, 세포막에 존재하는 cytokine receptor에 결합되어 있다. JAK는 kinase activity를 담당하는 domain과, 이 domain의 activity를 negatively regulate 하는 domain, 총 두 개의 domain으로 구성되어 있다.
Signal Transducer and Activator of Transcription(STAT)는 세포 성장, 생존, 분화를 조절하는 단백질로써, JAK에 의해 활성화 된다.

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이처럼 mathematical modeling뿐만 아니라 physics과 statistics를 이용하여 생명체로부터의 데이터를 처리하고, 이를 바탕으로 biological system을 modeling 하는 분야를 system biology라 한다. System biology의 궁극적인 목표는 cellular level의 복잡한 네트워크 상호작용을 연구하여, 조절작용의 본질을 이해하고, 나아가 생명현상의 조절 mechanism을 인위적으로 제어하기 위함이다.