[세포생물학] 8.1 : cytoskeleton(세포골격)의 종류, 특징 - 1

 

이번 포스트부터는 세포에서 일종의 뼈대 및 도로 등의 역할을 수행하는 cytoskeleton(세포골격)에 대해 알아볼게요. 참고로 cytoskeleton에서 cyto는 세포를, skeleton은 골격을 의미해요.

 

 

cytoskeleton에는 위 그림과 같은 3가지 종류가 있는데, 각각 intermediate filament(중간섬유), microtubule(미세소관), actin filament(미세섬유)이에요.

 

 

이 때 actin filament는 주로 세포의 가장자리에 분포하며, microtubule은 세포 전체에 퍼져서 존재하고 중심체(세포분열에 중요한 세포구조물)부터 시작되어서 바깥방향으로 뻗어나간 형상이에요. 마지막으로 intermediate filament는 세포를 가로질러 분포하며, 세포-세포 사이 연결부에 많이 분포해요. 이들 셋의 직경을 비교해볼 시 microtubule>intermediate filament>actin filament의 순서에요.

 

 

위 그림에는 actin filament가 묘사되어 있어요. actin filament의 직경은 8nm 정도이며, 위 그림과 같이 나선형 밧줄 2개를 꼬아놓은 듯한 중합체 구조에요. 또한 이들은 융모의 대부분을 구성하고, 근수축, 이완과 밀접하게 관련되어 있어요.

 

 

위 그림에는 microtubule이 나타나 있어요. 이 녀석의 직경은 25nm정도이며, actin filament보다 훨씬 단단하며 큰 구조를 이뤄요. microtubule은 원통 형상을 하고 있고, 가운데는 비어있어요. 그 밖에 이 녀석은 cilia의 주성분으로써 중요하게 작용해요.

 

 

마지막으로 위 그림에는 intermediate filament가 나타나 있어요. 이 녀석의 직경은 10nm 정도이며, 중합체를 만드는 단위체 자체도 세포마다 달라요. 또한 이들은 nuclear lamina(핵층) 등의 주요 구성요소에요.

 

 

이제 본격적으로 cytoskeleton들의 특징에 대해 살펴볼게요.

 

determines cellular organization & polarity

 

첫 번째 특징은 cytoskeleton들에 의해 세포 내 물질들의 분포, 혹은 극성이 결정된다는 거에요.

 

 

위 그림에서도 알 수 있는 것처럼, microtubule의 경우 세포의 위아래로, intermediate filament는 세포의 좌우로 퍼져있어요. 이러한 불균등한 분포는 세포에 일종의 방향성을 부여하는 역할을 하죠.

 

 

form dynamic of stable structures

 

두 번째 특징은 cytoskeleton들이 때로는 동적인 구조를, 때로는 안정적인 구조를 형성한다는 거에요.

 

 

 

실제로 위 그림과 같이 세포의 모양이 변형될 때 cytoskeleton이 자기들끼리 모양에 맞게 재응집되면서 결국 세포 전체의 형태 변형이 일어나요. 이처럼 cytoskeleton은 상황에 따라 역동적으로 구조 변화를 수반할 수 있어요.

 

 

이와 관련된 대표적인 예시가 바로 위 그림에 나타나 있는 neutrophil 식세포 작용에서의 cytoskeleton 재응집이에요.

 

실제로 세포골격은 매우 견고하고 안정적이지만, 동시에 매우 빨리 형태를 변화시킬 수도 있어요.

 

 

filaments assemble from protein subunits

 

세 번째 특징은 cytoskeleton의 빠른 중합과 해리를 위해서, 단백질 단위체(protein subunit) 단위에서의 역동적인 변화가 일어난다는 거에요.

 

 

cytoskeleton들은 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 large filament와 small subunit(소단위체) 사이를 왔다갔다하면서 역동적인 움직임을 만들어내요. 이 때 assemble(응집)과 disassemble(해리)이 빠르게 전환되기 위해서 protofilament(원섬유)로 불리는 중간산물이 중요하게 작용해요. protofilament는 완전히 단위체로 분해되지도 않은, 그렇다고 완전한 중합체의 형태도 아닌 녀석을 의미하며, 말 그대로 단일 소단위체와 거대 복합체 사이의 중간 가교 역할을 수행해줘요.

 

 

 

특별히 microtubule의 경우 위 그림 위쪽과 같이 단일 protofilament로만 구성되어 있다면 열이나 충격에 의해서 쉽게 부러질 수 있어요. 따라서 실제로는 위 그림 아래와 같이 multiple(다중) protofilament가 형성된 채 존재해요. 이 multiple protofilament는 꽤나 안정적이에요. 동시에, protofilament의 끝부분에서는 단위체들이 자유롭게 붙었다 떨어졌다 할 수 있기 때문에 dynamic한 성질도 여전히 가지고 있어요.

 

 

 

 

이번 포스트에서는 세포골격의 종류 및 특징 일부에 대해 살펴봤어요.

 

 

다음 포스트에서는 본격적으로 세포골격의 nucleation(핵형성) 및 여타 다른 특징들에 대해 자세히 살펴보도록 할게요.