정답
㉠ 아쿠아포린, ㉡ cAMP이다.
출제 의도
이 문제는 항이뇨호르몬(ADH)의 작용 기작을 이해하고, 신장 집합관 세포에서의 신호전달 과정과 수분 재흡수 조절 원리를 세포막 수준에서 설명할 수 있는지를 평가하는 데 목적이 있다.
풀이 과정
ADH는 집합관 세포의 기저측막에 존재하는 ADH 수용체에 결합하여 세포 내 신호전달을 유도함으로써 수분 재흡수를 조절한다. 이때 ADH는 직접 정단막의 구조를 바꾸는 것이 아니라, 정단막에 존재하는 수분 통로 단백질의 수를 변화시켜 물에 대한 투과성을 조절한다.
정단막에서 수분의 이동을 담당하는 단백질은 아쿠아포린이다. 따라서 ADH는 집합관 세포 정단막의 아쿠아포린(㉠)의 개수를 증가시켜 수분 재흡수를 증가시킨다.
ADH가 집합관에 도달하면 세포의 기저측막에 존재하는 ADH 수용체와 결합하여 G 단백질을 활성화시키고, 그 결과 2차 전령자인 cAMP(㉡)의 생성이 촉진된다.
$$ \text{ADH} \rightarrow \text{ADH 수용체} \rightarrow \text{cAMP 증가} \rightarrow \text{PKA 활성화} $$
cAMP는 단백질 인산화 효소 A(PKA)를 활성화시키며, 활성화된 PKA는 아쿠아포린을 포함한 소낭이 정단막과 융합하도록 하여 정단막의 아쿠아포린 수를 증가시킨다. 그 결과 집합관에서 수분 재흡수가 증가하고, 오줌의 생성량은 감소한다.
정리하면, ADH 작용 후 정단막의 아쿠아포린 개수는 증가하고 수분 재흡수가 증가하여 오줌 생성량은 감소한다.