[세포생물학] 11.5 : extracellular matrix (세포외기질)

 

이번 포스트에서는 extracellular matrix(세포외기질, ECM)에 대해 자세히 알아보도록 할게요.

 

 

ECM은 세포 층 사이를 메꿔주며 크게 3가지 구성요소로 이루어져 있어요.

 

 

 

 

이와 관련된 모식도가 위와 같은데, 크게 collagen, elastin과 같이 크기가 큰 structural protein, proteoglycan(당이 major, protein이 minor)과 같은 protein-polysaccharide complex, fibronectin, laminin과 같은 glycoprotein(protein이 major, 당이 minor) 같은 요소들이 ECM을 구성하고 있는 것을 알 수 있어요.

 

 

 

 

위 그림에는 방금 설명한 proteoglycan & GAG, fibrous, protein, glycoprotein의 대표적인 종류와 형태가 나타나 있어요. 이제 이들 각각에 대해 조금 더 알아볼게요.

 

 

 

1. GAG(glycosaminoglycan)

 

 

위 그림에 GAG의 구조가 나타나 있어요. 보면 이 녀석은 다당류의 일종이며 N-acetylglucosamine과 glucuronic acid가 이당류를 이루고 이 단위가 계속 반복되는 형식으로 구성되어 있어요. 이 녀석은 당이기에 끈적끈적한 특징을 가지고 있고, 그러다 보니 세포 바깥을 끈적하게 만들어줘요. (그리고 GAG는 분자량 또한 매우 커요)

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 hyaluronan이 대표적인 GAG로, 끈적끈적하기에 수분을 그 안에 가둬두는 역할을 해요. (이들의 경우 1-4 glycosidic bond의 반복으로 연결되어 있어요) 그러다 보니 화장품의 주성분으로 hyaluronan이 사용되기도 해요.

 

 

 

위 그림에는 hyaluronan의 세부적인 구조가 나타나 있으므로 참고해 주세요.

 

 

2. proteoglycan(프로테오글리칸)

 

다음으로 proteoglycan에 대해 알아볼게요.

 

 

 

 

proteoglycan은 위 그림과 같이 core protein(중심부 단백질)을 중심으로 수없이 많은 GAG가 결합되어 있는 형태로 구성되어 있어요. 조금 더 구체적으로는, core protein에 link tetrasaccharide(core-xylose-galactose-galactose-glucuronic acid)가 연결된 후 이에 이어서 GAG가 결합하여 이루어진 구조에요.

 

위 그림에도 나타나 있는 것처럼 proteoglycan의 대표적인 예로는 aggrecan, decorin 등이 있어요.

 

 

 

 

aggrecan의 경우 분자량이 3 X 10^6정도로 상당히 크고, core가 hyaluronan이고 거기에 가지로 aggrecan이 달려 있는 형태로 존재해요.

 

 

 

3. fibrous protein

 

collagen(콜라겐), elastin(엘라스틴) 등이 fibrous protein의 일종이에요.

 

 

 

 

위 그림에 collagen의 구조가 나타나 있음. 보면 나선형의 섬유성 단백질 3개가 서로 꼬여서 collagen이 형성되고 있다는 것을 알 수 있어요.

 

 

 

위 그림을 보면 collagen이 실제로 ECM의 상당부분을 차지하고 있음을 알 수 있어요.

 

 

 

 

한편 elastin은 위와 같은 구조를 형성하고 있으며, 탄력을 담당하고 있어요. 이 녀석의 경우 각 elastin끼리 crosslink로 연결되어 있기 때문에 stretch와 relax가 자유롭다는 특징이 있어요.

 

 

4. glycoprotein

 

 

 

glycoprotein은 위 그림을 보면 알 수 있는 것처럼 basal lamina를 구성하고 있어요. 특히 상피세포의 경우 세포 내부 부분과 맞닿는 부분이 basal lamina에요. 

 

 

basal lamina는 ECM 중 cell과 가장 많이 맏닿은 채 세포를 둘러싸고 있는 구조에요.

 

 

 

 

한편 상피세포의 경우 위 그림과 같이 basal lamina의 아래쪽에 collagen들이 분포하고 있어요.

 

 

 

이러한 basal lamina는 주로 Laminin과 type IV collagen과 같은 glycoprotein으로 이루어져 있음. 이들의 경우 cell junction에 관여하는 수많은 막단백질들과 상호작용해요.

 

 

 

위 그림에는 이들이 형성하는 구조가 나타나 있으므로 참고해주세요.

 

 

 

이런 구조들이 모이게 되면 실제로 위와 같은 basal lamina를 이루게 돼요.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 cell-matrix junction(세포-기질 연접)에 대해 자세히 알아보도록 할게요.