[생물 임용 노트]세포소기관 - 3) 세포골격 : 미세 소관

구조와 기능

• 직경 25nm, 내부 공간 직경 12nm인 튜불린 단백질 중합체로 이루어진 원통 모양 구조이다.
• 세포 내 여러 부위에서 신속하게 해체와 결집을 반복한다.
• 세포 내 물질 수송과 세포운동을 수행한다. - 예> 섬모, 편모, 중심립, 기저체, 방추사
• 방추사는 유사분열 시 미세소관 해체 후 재결집하여 나타난다.
• α-튜불린과 β-튜불린 두 단백질의 비공유 결합으로 형성된 이량체 중합체이다.
• 한쪽 끝은 α, 반대쪽은 β가 노출되는 구조적 극성이 나타난다.
• 양성 말단(plus end)과 음성 말단(minus end)
  • 양성 말단 : β-튜불린으로 종료되는 말단, 신장이 잘 일어난다.
  • 음성 말단 : α-튜불린으로 종료되는 말단, 분해가 잘 일어난다.
  • 양성 말단은 음성 말단에 비해 첨가/해리 속도가 빠르다.

 

미세 소관 형성 중심부

방추사 형성 중심

• 2개의 중심립으로 구성된 중심체로 미세소관의 수, 위치, 방향 등을 조절한다.
• γ-튜불린으로 구성된 수백 개의 고리 주로이다.
• 방추사 형성 중심의 가운데 삼 중 세관 9개가 둥글게 배열된 중심립 2개가 존재한다.
• γ-튜불린은 미세소관 성장을 위한 축합핵으로 작용한다. → 음성 말단이 γ-튜불린에 첨가되어 신장은 양성말단에서만 일어나며, 이는 낮은 α, β 튜불린 농도에서도 일어난다.

 

섬모와 편모

기저체(basal body)로서 중심립과 구조적으로 유사하다.

특징

• 세포의 운동 소기관으로 작용 → 이동 가능
• 조직 표면의 물질을 이동시킴
• 미세소관과 달리 분리나 신장이 반복되지 않음
• 섬모와 편모의 차이
  • 섬모 : 길이가 짧고 이동 방향과 운동 방향이 수평하다.
  • 편모 : 길이가 길고 이동 방향과 운동 방향이 수직이다.
  • 일부 비운동성 섬노는 신호의 수용체로 기능한다.

섬모와 편모의 차이

구조

• 9+2 구조
  • 9개의 주변 소관이 이중 미세소관(A소관, B소관)이 존재한다.
  • 중앙에 한 쌍의 단일 미세소관이 존재이 존재한다.
• A소관은 길이에 따라 일정하게 배열되어 있는 디네인 팔을 가짐 → ATPase 효소 활성을 갖는다.
• 넥신 단백질에 의해 주변소관끼리 연결되고 방사상으로 중심소관과 연결시킴.
• ATPase 활성에 의해 ATP가 ADP와 무기인산(Pi)으로 가수분해 되어 미세소관 활주로 휨이 일어나서 운동이 일어난다.

9+2 구조

운동 단백질

• 세포 소기관, 소낭은 키네신(kinesin)과 디네인(dynein)이라는 두 운동 단백질에 의해 미세 소관을 따라 이동한다. 
• 키네신과 디네인 모두 구형인 두 개의 ATP 결합 부위(머리)와 꼬리를 가진다. → ATP 가수분해로 인하여 이동시킴
  • 키네신 : (-) 말단에서 (+) 말단으로 이동시킨다. → 중심체로부터 멀어지게 함
  • 디네인 : (+) 말단에서 (-) 말단으로 이동시킨다. → 소낭이나 세포 소기관에 가까워짐
• 유사 분열 과정에서
  • 극성 방추사간 활주 - kinesin5 ; 양쪽에 방추사를 잡고 다른 방향으로 당김(헬스 운동기구 펙덱 플라이와 유사)
  • 염색체 중앙배열 - kinesin4&10 ; 염색체를 들고 방추사를 타고 (+) 방향으로 이동
  • 중심체를 세포막으로 잡아 당김 - dynein
  • 염색분체의 양극 분배 - dynein

유사 분열 과정 중 디네인과 키네신의 역할