의생명공학/분자생물

세포 골격_Cytoskeleton

오머리쿠_OmaryKoo 2025. 2. 5. 10:21

세포형태를 유지시키고, 세포구성물들 조직화, 세포내 물질을 올바르게 운반해주는 기능을 세포골격(Cytoskeleton)이 있어서이다. 세포골격에는 3종류의 섬유(Filament)가 있다.

 

Intermediate filament: 섬유상 단백질로 구성

Microtubule: Tubulin 단백질로 구성

Actin filament: Actin protein로 구성

1. 중간섬유_Intermediate filament

이미지 출처_ http://iopscience.iop.org/book/978-0-7503-1753-5/chapter/bk978-0-7503-1753-5ch8
  • 세포질 전체에 걸쳐 그물망 형성
  • 긴단백질의 가닥이 꼬인 밧줄과 같으며, 3종류 filament 중 가장 질김.
  • 물리적 압박은 세포가 견딜 수 있도록 함.
  • 중간필라멘트는 4개로 분류된다.
이미지 출처_  https://europepmc.org/article/med/28285738
  • 매우 안정한 세포질 중간 필라멘트와는 달리 핵층 중간 필라멘트는 유사분열 동안 인사화/탈인산화에 의해 필라멘트가 해체되고, 재형성을 세포분열마다 반복한다.

2. 미세소관_Microtubule

  • 조직으로 구성하는 중심부로부터 성장함
  • 진핵세포에서 세포소기관의 position 해줌
  • 수송 통로 역할
  • 편모와 섬모 구성성분
이미지 출처_ https://www.researchgate.net/figure/The-structure-of-a-microtubule-and-its-subunit-a-A-microtubule-is-a-hollow-cylindrical_fig3_226542331
  • 미세소관은 tubulin이라는 소단위(subunit)로 구성돼 있다.
  • tubulin은 α,β tubulin dimer로 이뤄져 있다.
  • 미세소관은 β-tubulin으로 종류되는 말단은 양성, α-tubulin으로 종류되는 말단은 음성을 띄어, 전체적으로 극성을 띈다.
  • 이러한 미세소관은 중심체로부터 α-tubulin의 시작으로 γ-tubulin 고리첨가로 오직 양성말단에서만 성장이 일어남.
  • 미세소관은 성장과 소실을 하는 dynamic instability 특성을 지닌다.
이미지 출처_ https://mmegias.webs.uvigo.es/02-english/5-celulas/7-microtubulos.php
  • GTP가 결합된 α,β tubulin은 (+)말단으로부터 성장하며, 이 tubulin 자체에 GTPase 활성을 가지고 있어 GDP로 전환되면 해체되려 한다.
  • GTP tubulin이 붙는 속도가 빨라 GTP cap 있는 경우 growth하고, 속도가 느려져 GTPase가 활성돼 GTP cap이 사라지면 소실되기 시작한다.
  • 이러한 dynamic instability 원리를 적용한 항암제로 taxol과 colchicine이 있다.

Taxol: 미세소관 GTPase 활성을 막아 수축못하도록 막아 유사분열 중기를 막음

Colchicine: tubulin이 중립되는 것을 막아 성장을 막아 암세포가 증식 못하게 막음

 

이미지 출처_ https://www.researchgate.net/figure/Cytoplasmic-Dynein-and-Kinesin-Power-Axonal-Transport-Schematic-diagram-of-the_fig1_6784713
  • 미세소관은 방추사 역할뿐 아니라 수송통로 역할도 한다.
  • 미세소관 통로에 수송 역할하는 motor protein은 2종류가 있으며, kinesin은 양성(외부)로 이동하며, dynein은 음성(내부)로 이동하는데, 이들은 ATPase로 에너지를 이용해 이동한다.
  • 섬모와 편모는 미세소관의 cilium을 말하며, 그람음성세균 conjugation에 관여하는 pili와 다르다.
  • bacteria 편모는 flagella라는 미세소관으로 이뤄짐.

3. 액틴 필라멘트_Actin filament

  • 원형질막 바로 아래의 피질에 가장 고도로 농축돼 있어 cell cortex을 형성함.
  • 동물세포의 포복에 관여함.(양성말단의 액틴중합이 박판족에 내보내고, 초점 접촉에 인테그린 함유)
  • 미세융모, 세포질 수축성 기반, 세포분열중 수축고리(세포이동시, actin을 인테그린과 중합반응하에 이동)
이미지 출처_ https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/drag-actin-monomer-correct-nucleotide-targets-image-actin-filament-treadmilling--adp-actin-q41713666
  • actin filament도 신장과 소실 특징을 가진다.
  • actin monomer가 결합하여 (+),(-) 말단을 이룬다.
  • actin은 ATP와 결합될 때 성장하며, 중합된 방향과는 반대방향으로 소실된다.
  • actin monomer는 ATPase활성을 가지고 있어 filament 결합직후 ADP로 가수분해된 monomer는 떨어져나올 때까지 filament에 붙잡혀 있다.
이미지 출처_  http://www.bio.miami.edu/tom/courses/bil360/bil360goods/16_muscle.html
  • actin에 관여하는 motor protein에는 myosin1,2가 있다.
  • 한개의 머리영역(ATPase)가진 Myosin1은 골격근세포의 대부분 존재하며, 골격근 근수축이완에 관여하는 myosin2는 두개의 머리영역을 가졌다.
  • myosin2는 뭉쳐서 filament를 형성한다.
이미지 출처_ https://www.vedantu.com/question-answer/draw-the-diagram-of-a-sarcomere-of-skeletal-class-11-biology-cbse-5f6bea2109653e28bbd515bb
  • 근수축시, actin filament, myosin filament길이는 변함없으나 sarcomere 길이는 줄어든다.
  • 근수축 기전은 미오신 분자가 액틴과 결합하며, ATPase에 의한 주기적이고 구조적인 변화를 통해 actin filament를 따라 활주운동을 함으로써 일어나며, 이러한 수축기작은 Ca2+에 의해 일어난다.
이미지 출처_ https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-11-animal-physiology/112-movement/muscle-contraction.html
  • 골격근에는 근소포체(sarcoplasmic riticulum)이 있으며, T-tubule과 SR은 근원섬유를 둘러싸고 있다.
  • 외부에서 자극신호가 오면, T세포막에 존재하는 Ca2+channel이 열려 Ca2+이 SR의 Ca2+release channel에 결합해 세포질에 많은 Ca2+방출하게 된다.
  • 근수축하기 전 이완된 상태서의 actin filament는 tropomyosin이 평소에 actin filament 활주를 못하게 막혀있음.
이미지 출처_ https://line.17qq.com/articles/suaqeshcrx_p2.html
  • 근수축 신호에 의해 방출된 Ca2+은 tropomin complex C에 결합하여 구조적인 변화를 일으켜 tropomysin의 blocking이 없어짐으로 myosin 머리와 actin이 결합하여 활주운동이 일어나게 된다.
728x90