[생물 임용 노트]세포소기관 - 3) 세포골격 : 액틴 섬유의 중합과 해리

액틴 섬유의 중합과 해리 3단계

보조 단백질 없이 단량체(G-액틴)가 중합체(F-액틴) 말단에 붙어서 중합된다.

액틴 중합은 시험관 내에서 3단계를 거친다.

액틴 섬유의 중합 그래프

 

• 지연기(lag phase) : 중합핵 형성에 필요한 시간 → 중합 핵 첨가 시 지연기는 사라짐
• 신장기(growth phase) : 액틴 섬유 말단에 단량체가 첨가 되는 시기 → 액틴 단량체의 분리속도 < 결합속도
• 안정기(steady phase) : 액틴 섬유의 단량체 결합속도와 분리속도가 거의 같은 시기 → 이 시기 단량체 농도 C_c는 일정하며 중합핵 첨가시에도 C_c는 변화가 거의 없다.

중합과 해리의 반응속도

임계 농도(C_c)

안정기에서 중합되지 않은 액틴 단량체 농도이다.

미세섬유 형성에 필요한 액틴소단위체의 농도를 의미하기도 한다.

 

만일 액틴 소단위체 농도가,

• C_c보다 낮으면 단량체로 남는다.
• C_c보다 높으면 미세 섬유를 형성한다.

중합 속도와 해리 속도

중합속도는 Cc 이상의 액틴 소단위체 농도에서 액틴 소단위체 농도(단량체+중합체)에 직선적으로 비례한다. (초기)

 

중합속도 = K_on × [단량체] ×[미세섬유] (K_on : 중합반응 속도상수)

해리속도 = K_off × [미세섬유] (K_off : 해리반응 속도상수)

종합

중합속도 = 해리 속도 일때, [P_n] = [P_n+1], [M] = C_c

 

따라서, 

K_on × [M] × [P_n] = K_off × [P_n+1]

K_on × [M]  = K_off

K_on × C _c = K_off

C_c = K_off / K_on = K_d

 

즉 임계농도(C_c)는 미세섬유 끝에서 액틴 단량체의 해리 상수이다.

 

양성말단과 음성 말단

미세 섬유 양 끝 말단의 임계농도(C_c)는 다르다.

일반적으로 양성말단의 C_c(C_c⁺)는 음성 말단의 C_c(C_c^-)보다 낮다.

 

이를 중합과 연관 지어 보면,

	양성 말단	음성 말단
[M] < Cc+	해리	해리
[M] = Cc+	0	해리
Cc+ < [M] < Cc-	중합	해리
[M] = Cc-	중합	0
Cc- < [M]	중합	중합

 

각 말단의 C_c는 반대 방향 말단에 Capping 단백질을 씌워 중합을 막음으로써 측정 가능하다.

Capping 단백질을 활용한 양성 말단, 음성 말단의 중합속도 및 임계 농도 측정

조절 단백질

• Arp2/3 : 중합 촉진, 액틴 섬유와 결합하여 WASp 단백질 도움으로 새로운 액틴 섬유 조립을 돕는다. → 응결핵 역할
• 절단 단백질 : 액틴 섬유를 잘게 잘라서 말단을 형성한다. → 점성도 감소
• 포민(formin) : 중합핵 역할을 한다.