[세포생물학] 11.6 : cell-matrix junction (세포-기질 연접), intrgrin(인테그린)

 

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

 

 

우선 cell-matrix junction 중에서 actin과 연결된 형태의 actin-linked cell-matrix junction에 대해 알아볼게요.

 

 

 

actin-linked cell-matrix junction은 위와 같이 구성되어 있어요. 보면 alpha-subunit과 beta-subunit이 모여서 active한 integrin heterodimer가 형성돼요.

 

 

한편 세포 내 adaptor protein의 경우에는 beta-subunit 쪽에 붙게 되며, talin, kindlin 등이 adaptor protein으로 기능해요. (이 때 vinculin도 존재하며, 앞서 살펴봤던 adherens junction에서와 같이 actin fialment를 더 끌고오는 역할을 해요)

 

 

 

다음으로 hemidesmosome(헤미데스모좀)에 대해 알아볼게요.

 

 

 

hemidesmosome의 경우에도 앞서와 유사하지만, plectin, BP230 등이 adaptor protein으로 작용하며, integrin의 경우도 actin-linked cell-matrix junction과는 달리 alpha_6_beta_4로 구성되어 있어요. 이 integrin이 collagen XVII, 혹은 laminin과 연결되는 식이에요.

 

 

 

실제로 다양한 조합의 integrin에 따른 ligand와 특징들을 정리한 표가 위와 같으므로 참고해 주세요.

 

 

 

다음으로 Integrin 그 자체에 대해 조금 더 알아볼게요.

 

 

integrin은 항상 활성화되어 있지는 않으며, 위 그림에 나타난 바와 같이 세포가 받는 신호에 따라서 활성화가 조절돼요. inactive integrin의 경우 alpha, beta subunit이 dimer를 형성하고는 있으나 외부 ligand binding 부위가 구부러져 있고, 세포 내부 beta-subunit의 adaptor protein binding site도 구부러져 있어요. 그러다가 신호가 올 시 위 그림 오른쪽과 같이 서로 머리가 맞닿은 완벽한 active form을 이루며 activation되어서 matrix와 연결되는거죠.

 

 

 

 

위 그림은 이와 관련해 platelet(혈소판)에서 일어나는 실제 cell signaling pathway에 대해 나타내 보여주고 있어요. 하나하나 살펴볼게요.

 

---

1) thrombin(ligand로 작용)에 의해서 thrombin receptor가 활성화됨. 

 

2) GTPase의 일종인 Rap1이 activation됨. (Rap1의 GDP가 GTP로 change됨) 

 

3) Rap1이 RIAM, talin, kindlin 등의 adaptor protein을 활성화시킴. 

 

4) 이들이 integrin에 붙을 수 있게 되고 동시에 integrin도 활성화됨. 

 

5) RIAM은 떨어져나가고 vinculin이 붙으면서 actin filament가 불려져 옴.

 

6) cell과 matrix 사이 연결이 더 견고해짐. 

---

 

다음으로 integrin과 상호작용하는 talin에 대해 조금 더 알아볼게요.

 

 

 

 

talin의 1차구조는 위 그림 (A)와 같아요. 흥미롭게도 talin은 원래는 위 그림 (B)의 위쪽에 나타나 있는 것처럼 찌그러진 형태로 존재하고 있어요. (이들이 평소에 접혀있는 형태로 있는 이유는 중간에 있는 helix 때문이에요) 그런데 active integrin이 matrix와 결합하게 되면 tension(장력)이 생기게 되고, 이로 인해 talin이 쭉 펴져 (B) 아래와 같이 변하게 돼요. 그러면 가려져 있던 vinculin binding site가 드러나고 결국 actin filament가 recruit되면서 cell-matrix간의 연결이 더 강해지게 되는거죠. (참고로 talin의 C terminal은 actin과, N terminal은 integrin과 결합해요)

 

 

 

한편 위 그림상에 묘사되어 있는 것처럼 talin의 N terminal 쪽을 slide glass에 붙여놓고 C terminal에는 자석에 반응 가능한 bead를 붙여놓아봤어요. 이후 자성을 주어 talin의 C terminal을 당겨주게 되면 talin이 쭉 펴지게 되는데, 여기에 형광표지한 vinculin을 가한 후 관찰할 시 실제로 vinculin이 talin에 붙게 된다는 것을 실험적으로 확인할 수도 있어요.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 식물세포의 세포벽에 대해 알아보도록 할게요.