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다음 글의 <실험 결과>를 가장 잘 설명하는 것은?
위가 비었을 때 분비되는 그렐린은 식욕을 일으키는 호르몬으로 알려져 있다. 뇌에서 그렐린은 효소 AMPK를 인산화하고, 인산화된 AMPK는 물질 ROS의 생성을 저해하고, ROS의 생성 저해는 α 뉴런을 활성화하고, α 뉴런이 활성화되면 식욕이 촉진된다. 한 과학자는 그렐린이 식욕을 일으키는 메커니즘에 뇌 속에 있는 단백질 X와 Y가 관여한다는 가설을 세웠다. 그는 이를 확인하기 위해 정상 쥐 M에서, X를 만드는 유전자를 제거한 돌연변이 쥐 MX, Y를 만드는 유전자를 제거한 돌연변이 쥐 MY를 만들었다. 그리고 쥐들이 식욕이 없는 상태에서 다음과 같은 <실험>을 수행하여 <실험 결과>를 얻었다.
<실 험> 실험1: M, MX, MY 각각에 생리식염수 또는 S1(생리식염수＋ 그렐린)을 주입하고 쥐들의 뇌에서 AMPK의 인산화 여부를 확인하였다. 실험2: M, MX, MY 각각에 생리식염수, S1, S2(생리식염수＋ 그렐린＋P 억제제)를 주입하고 쥐의 먹이 섭취 여부를 확인하였다. P 억제제는 뇌에서 ROS의 생성을 저해한다.
<실험 결과> □ AMPK 인산화 여부 구분 M MX MY 생리식염수 × × × S1 ○ ○ ×
※ ○: 인산화됨, ×: 인산화 안 됨
□ 쥐의 먹이 섭취 여부 구분 M MX MY 생리식염수 × × × S1 ○ × × S2 ○ ○ ○
※ ○: 섭취함, ×: 섭취 안 함
- ①그렐린이 AMPK를 인산화할 때 X가 필요하고, 인산화된 AMPK가 ROS의 생성을 저해할 때 X가 필요하다.정답
- ②그렐린이 AMPK를 인산화할 때 X가 필요하고, 인산화된 AMPK가 ROS의 생성을 저해할 때 Y가 필요하다.정답
- ③그렐린이 AMPK를 인산화할 때 Y가 필요하고, 인산화된 AMPK가 ROS의 생성을 저해할 때 X가 필요하다.정답
- ④그렐린이 AMPK를 인산화할 때 Y가 필요하고, 인산화된 AMPK가 ROS의 생성을 저해할 때 Y가 필요하다.정답
- ⑤그렐린이 AMPK를 인산화할 때 X와 Y가 모두 필요하고, 인산화된 AMPK가 ROS의 생성을 저해할 때 X와 Y가 모두 필요하지 않다.정답
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정답 근거
원래 경로는 그렐린→AMPK 인산화→ROS 생성 저해→α 뉴런 활성화→섭취이다. S1에서 M과 MX는 인산화되지만 MY는 인산화되지 않는다. 따라서 X가 없어도 첫 단계는 진행되지만 Y가 없으면 막힌다. 한편 MX는 인산화되었는데도 S1에서 먹지 않다가 ROS를 직접 억제하는 S2에서는 먹는다. 이는 X가 인산화된 AMPK와 ROS 억제 사이에 필요함을 보여 준다. 따라서 첫 단계에 Y, 다음 단계에 X가 필요하다는 ③이 옳다.
보기별 검토
①·②는 X 없이도 인산화된 MX의 결과와 충돌한다. ④는 MX에서 인산화 뒤 섭취가 막힌 결과를 설명하지 못한다. ⑤는 첫 단계에 X와 Y가 모두 필요하다고 하여 MX 결과와 어긋난다. 유전자 제거로 막힌 단계와 억제제 투입으로 회복된 단계를 연결해 작용 위치를 찾는다.