이전 글에서 세포생물학에 대한 밑밥을 잔뜩 깔아두었는데요..! ㅋㅋ
혹시 못 보신 분이 있으시다면 아래 링크를 통해 확인해주세요!
2020/12/17 - [전공자를 위한 생물학/세포생물학] - [세포생물학] 0 : 세포생물학이란 무엇이며 왜 배워야 하는가?
이제 본격적으로 시작해볼게요!
처음으로 살펴볼 내용은 바로 세포의 분리(cell isolation)와 배양(cell culture)에 관한 내용인데요.
세포에 대해서 연구하기 위해서는 일단 조직들로부터 세포를 분리해야 하니
이 내용이 가장 먼저 소개되는 것은 어찌보면 당연할수도 있어요.
우선 세포의 분리(cell isolation)에 대해서부터 알아보도록 하죠.
언뜻 생각하기에는 조직을 얻기만 하면 개별적인 세포도 얻을 수 있을 것 같은데.. 실제로는 그렇게 간단하지 않아요.
그 이유는 대부분의 경우 세포들이 서로서로 연결되어 있기 때문이에요.
위 그림에 있는 피부조직이 대표적인 예시인데,
특히 피부조직 중에 맨 위쪽에 있는 상피조직(epithelial tissue)을 보시면...
빨간 사각형으로 표시한 것과 같이 세포와 세포 사이가 뭔지 모를 검은 녀석들로 tight하게 연결되어 있는 걸 볼 수 있어요.
이런 연결들을 부착연접(adherens junction)이라고 부르는데요.
만약 상피조직을 이루는 상피세포들이 서로 부착연접에 의해 연결되어 있지 않다면
우리 피부는 온갖 이물질들을 몸 안쪽으로 슝슝 통과시키게 될 거예요.
따라서 상피조직에서의 부착연접은 피부가 일종의 방어막 역할을 할 수 있도록 도와주게 되는 것이죠.
참고로 부착연접 이외에도 다양한 연접(junction)들이 있으며, 이에 대해서는 차후에 더 설명하도록 할게요.
이런 연접들은 생물체를 이루는 다양한 조직들이 저마다의 기능을 하는데 중요하기는 하지만,
세포를 연구하고자 하는 연구자들에게는 아주 골칫거리일수밖에 없어요.
그 이유는 세포들이 연접(junction)들로 연결되어 있는 이상
세포 하나하나를 분리(isolation)하는 것이 불가능하기 때문이죠.
그래서 과학자들은 어떻게 하면 연결된 세포들을 하나하나의 세포들로 분리시킬 수 있을지에 대해
알아내기 위해 수많은 시행착오를 거쳤어요.
그 결과 세포를 분리하는 방법들이 경험적으로 많이 알려지게 되었죠.
본 글에서는 특히 상피세포를 분리하는 방법에 대해 알아보도록 할게요.
세부적인 프로토콜은 생략하고, 상피세포를 분리할 때 필요한 3가지 요소에 대해 말씀드릴게요.
1. 트립신(trypsin)
2. 콜라게나아제(collagenase)
3. EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid)
가 바로 그것인데요...
이런걸 다 통으로 암기하려고 하면 머리만 쪼개지니까(ㅜㅜ)
각각을 왜 넣어주는지를 바탕으로 이해하는 시간을 가져볼게요!
우선 트립신(trypsin)부터 살펴볼게요.
트립신은 어디선가 많이 들어본 적 있지 않으신가요??!
아마 정확히는 몰라도 어렴풋이나마 익숙한 느낌이 있을 것 같은데요.
트립신은 이자라는 기관에서 분비되는 단백질 분해효소의 일종이에요.
단백질 분해의 일종이라는 말은 곧 이 녀석이 단백질을 분해할 수 있다는 건데요!
기억하실 필요는 없지만 ㅋㅋ 트립신은 특히 arginine과 lysine 뒤쪽을 가수분해하는 녀석이에요.
이 녀석을 넣어주게 되면 세포-세포 사이를 연결해주는 결합 단백질들이 분해될 수 있어요.
그 결과 세포의 결합력을 약화시켜줄 수 있게 되죠.
다음으로 콜라게나아제(collagenase)에 대해 살펴볼게요.
사실 저는 collagenase라는 영문명으로만 알고있다가 방금 전에 구글에 검색해보면서 이 녀석의 한글명칭이 콜라게나아제라는걸 알게 되었는데요 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 쓰면서도 너무 생소하네요... 뭔가 손발이 오그라드는것같은? (그건 뭐야)
암튼 이 녀석은 콜라겐(collagen)을 끊어주는 녀석이에요.
콜라겐.. 네 여러분이 잘 아시는 그 콜라겐 맞고요!!
콜라겐도 단백질의 일종이어서 수많은 아미노산들이 연결되어서 만들어지는데,
이 아미노산 사이를 콜라게나아제가 끊어주는 역할을 해요.
아니.. 세포를 분리하는데 왜 이런걸 넣어줍니까!!!
제가 이 내용 처음 배웠을 때 했던 생각인데요 ㅋㅋㅋㅋ
세포와 세포들 사이에도 공간이 있겠죠? 이 공간을 세포외기질(extracellular matrix, ECM)이라고 부르는데
세포외기질에 가장 많이 차있는 물질 중에 하나가 바로 이 콜라겐이에요.
콜라겐들은 섬유다발처럼 생겨서 세포와 세포 사이를 연결해주는 역할도 가지는데,
이 때문에 세포 분리 시 콜라게나아제가 사용되는 것이죠.
정리하자면 콜라게나아제는 collagen으로 연결된 세포들 간의 관계를 끊어주는 역할을 해요.
마지막으로 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)에 대해 알아볼게요.
이 녀석은 이름부터 무시무시한데요....ㅋㅋㅋ
그냥 간단히 EDTA는 금속이온과 결합하는 성질을 가진 화합물이라고 생각하면 될 것 같아요.
위 그림에는 EDTA가 금속이온(M)을 둘러싸고 있는 모습이 나타나 있는데요.
이렇게 EDTA가 M을 둘러싸는 것을 일컬어 킬레이팅(chelating)한다고 표현하기도 해요.
그럼 세포를 분리할 때 EDTA는 왜 넣어주는 것일까요?
이에 대해 이해하기 위해서는 부착연접 시 관여하는 단백질인 카드헤린(cadherin)에 대해 알아야 해요.
위 그림에 쥐색?으로 나타나 있는 떡꼬치 같이 생긴 게 카드헤린이에요.
보시면 이 녀석은 세포막에 부착되어 있는 단백질이라는 것을 알 수 있어요.
위 그림에는 카드헤린 단량체(monomer)만 나타나 있는데, 실제로는 다른 두 세포의 막에서 뻗어 나온 2개의 카드헤린끼리 결합해서 카드헤린 이량체(dimer)를 이루게 되죠. 그 결과 부착연접이 형성될 수 있어요.
그런데 이 때 카드헤린의 세포막 바깥쪽 부분, 즉 동글동글한 부분을 잘 보시면 회색의 작은 알맹이들이 사이사이에 박혀있는 걸 보실 수 있어요. 이게 바로 칼슘 이온(Ca2+)인데,
이 칼슘 이온이 있어야 비로소 카드헤린이 세포 바깥쪽으로 빳빳해질 수 있어요.
만약에 칼슘 이온이 없어서 카드헤린이 흐물흐물하게 축 쳐져있다면...
당연히 다른 세포의 카드헤린과 잘 결합하지 못하겠죠???
바로 이 것 때문에 EDTA를 넣어주게 되는 거예요.
즉 EDTA가 칼슘 이온을 킬레이팅하게 되면 결과적으로 세포 간 카드헤린끼리의 부착력이 약화될 것이고
그 결과 세포 결합력이 약화되는 것이죠.
이정도가 가장 기본적인 세포 분리(cell isolation)에 관한 내용이었어요.
이런 내용들은 세포생물학 뿐만 아니라 생물학 전반에 있어서 실험하다보면 꼭 알아야 하는 내용이기 때문에
특히 생물을 전공하고자 하시는 분들이라면 꼭 숙지해두셨으면 해요 ㅋㅋㅋ
다음 포스트에서는
우리가 원하는 종류의 세포를 찾을 수 있는 대표적인 방법인 유세포 분석(flow cytometry)과 세포 배양(cell culture)법에 대해 설명하도록 할게요!
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