[세포학] 세포골격 (1) - 역할, 구성, 운동성

Cytoskeleton, 세포골격

- 세포골격의 역할, 운동성, 세포골격의 구성, 세포골격의 종류  

 

 

[1] 세포골격의 역할  

세포골격의 주요 역할은 세포의 구조적인 모양(structural support)을 만들도록 도와준다.

아래 동영상을 보면 Laser tweezer로 RBC (적혈구, red blood cell) 를 찔렀을때 다시 원래의 모습으로 돌아오는걸 볼 수 있는데 바로 cytoskeleton이 있기 때문이다.   

 

 

[2] 세포골격의 운동성

이렇게 빠른시간내에 원래 모습으로 돌아오기 위해서, 세포골격은 dynamic structure라고 볼 수 있다.

아래 동영상과 사진을 보면 Neutrophil (백혈구 주 성분)이 박테리아를 쫒아가는 모습인데(잡아먹으려고) 이렇게 움직임이 가능한 이유는 바로 세포골격을 구성하고 있는 small soluble subunit 덕분이라 할 수 있다. 이런 움직임을 crawling이라 하는데 자세한건 Actin Filaments 내용 참조. 

 

 

아래 그림을 살펴보면, Small soluble subunits들이 세포안에 퍼져있는데(빨간 점들) 이것들이 긴 선으로 뭉치게되면 lage filamentous polymer (실 모양의 중합체)가 된다. 아래그림의 첫번째 그림은, 이 중합체가 왼쪽으로 향해있는데 왼쪽방향으로 움직이고 있는 상황이다. 이때, 오른쪽에서 nutrient source가 있다는 신호가 오면, 이 중합체들이 흩어지게되어 다시 오른쪽으로 뭉치게 되며, 오른쪽방향으로 움직이게 된다. 이때, 흩어지는고(disassembly of filaments), 뭉치고(reassembly of rilaments)를 반복하며 움직이게 되는것이다.  

 

 

[3] 세포골격의 구성

그렇다면, 중합체들이 어떻게 구성되어있길래 움직임이 가능하게 된걸까?

세포의 모양을 잡아주려면, 튼튼해야하고, 또 여러 방향으로 움직이려면 flexible - 쉽게 흩어지고 재결합할 수 있어야한다.  

 

Filaments가 만약 한줄로 이루어져있다면? (초록색:단백질 subunit이고, 빨간색:non-covalen bond를 뜻한다) 

 → 오른쪽 모습처럼 subunit을 하나가 쉽게 결합될 수 있어 reassemble에는 좋지만, 왼쪽 모습처럼 중간에도 쉽게 끊어져 튼튼하지 않을것이다. 따라서 한줄로 이뤄졌을경우, 만약 중간에도 끊어지지 않도록 강하게 결합되어 있아면, 단백질 하나 역시 다시 결합하고 분산하는데 쉽지 않으므로 좋지 않고, 만약 쉽게 결합하고 분산될 수 있는정도로 약하다면 중간부분도 역시 쉽게 끊어지기때문에 튼튼하지 않을것이다. 

 

위에 언급된 문제를 해결하고자, Filaments가 여러줄로 묶음 형식으로 이뤄져있다. 

 → 각각 한줄의 protofilament는 여러줄로 묶음형식으로 되어있기에 왼쪽그림을 보면, 만약 중간을 끓으려고 하면 5개의 빨간 결합을 끊어야한다. 하지만 한쪽의 subunit이 결합하고 분산하려면 3개의 빨간결합을 끊으면 된다. 즉, reassemble, disassemble할때는 3개의 bond를 끊는 힘만 필요하지만, 중간에는 5개의 bond를 끊는 힘이 있어야 하므로 구조적으로는 튼튼하고 쉽게 reassemble, disassemble할 수 있게된다.  

 

 

[4]세포골격의 종류

세포골격의 세 종류는 아래 그림과 같다. 위에서부터 아래로 갈수록 크기가 점점 커진다. 첫번째는 Actin Filaments(근육에 있는 가는 필라멘트),  Intermediate Filaments(중간섬유, 머리카락이나 신경세포에 관여), Microtubules(미세소관) 이 있다.

내용이 길어지므로,,,다음 포스팅에 이어 정리하겠습니다.