[생화학] 10.1 : 세포막(cell membrane) - 2

 

 

이번 포스트에서는 세포막의 조성에 대해 알아보자.

 

 

사실 이 조성은 organism의 종류, tissue의 종류, organelle의 종류에 따라 다 다름. 당연히 종에 따라 phospholipid도 다양하며, 그 밖에 sterol의 종류도 다양함. 실제로 앞서 살펴봤던 것처럼 원핵생물에서는 기본적으로 거의 sterol이 막에서 관찰되지 않음. 한편 반대로 cardiolipin이라는 lipid의 경우에는 bacteria에는 많은 반면 eukaryote에서는 거의 관찰되지 않음. 다음으로 cholesterol은 plasma membrane에는 많지만 mitochondria에는 거의 없음. (이는 mitochondria가 bacteria로부터 유래했기 때문임) 그 밖에 galactolipid는 plant chloroplast에만 존재하기도 함. (animal에서는 거의 관찰되지 않음)

 

 

 

위 표는 다양한 organism에서 membrane을 구성하는 major component들의 비율에 대해 나타내주고 있음. 이 때 E. coli를 보면 실제로 membrane 중에서 protein이 차지하는 비중이 상당히 높다는 것을 알 수 있음.

 

 

위 그림은 rat hepatocyte의 membrane type에 따른 component들의 조성을 나타내주고 있음. 이 중 minor lipid는 다른 녀석들에 비해 비교적 소량이지만 매우 중요한 역할을 함.

 

 

 

위 그림에 나타난 것과 같이 ER→cis golgi→trans golgi→secretory vesicle→plasma membrane의 순서로 membrane이 만들어지게 됨. 이 때 ER에서 lipid bylayer가 만들어질텐데, 이렇게 해서 만들어진 ER 막의 조성을 보면 위 그림 오른쪽 아래와 같이 거의 symmetric한 것을 알 수 있음. 그런데 golgi를 통과해 plasma membrane이 되고 나면 위 그림 오른쪽 위와 같이 완전히 asymmetric한 막조성이 구성되어 있음을 알 수 있음. 이러한 asymmetry는 다양한 효소에 의해 만들어지게 됨.

 

 

위 그림 오른쪽 위에서 나타나 있는 것처럼 두 개의 leaflet은 다른 lipid composition을 가지고 있음. 이 때 outer leaflet은 대부분의 경우 더 positively charged되어있으며, 그 밖에 일반적으로 inner leaflet에는 phosphatidylserine이 많이 분포하고 있어 more negative함. 그런데 만약 outer leaflet에 phosphatidylserine이 분포하게 된다면, 이는 platelet의 경우 blood clotting을 activation시키는 신호로, 다른 cell의 경우 cell을 destruction하라는 신호로 작용하게 됨. (그 결과 apoptosis가 일어남)

 

 

 

 

한편 archaea들의 경우 unique한 membrane constituent를 가지고 있음. 이들은 fatty acid 자체의 모양도 다르고, glycerol의 chirality도 L form으로 일반적인 D glycerol과 반대임. 그 이유는 이들이 상당히 고온에서, 혹은 상당히 acidic한 환경에서 살아가야 하기 때문에 이런 환경에서 살아가기에 적합한 cellular nature를 가져야 하기 때문임.

 

 

위 그림에는 archaea가 가지는 typical한 membrane lipid를 나타내주고 있음. 보면 이 경우 양쪽에 glycerol이 있으며, glycerol에 기다란 isoprene unit들이 ether link로 연결되어 있음. 이 때 이 녀석의 구조를 자세히 보면 애초에 분자 하나에 glycerol head가 두 개이며, 가운데의 hydrophobic chain 길이도 다른 일반적인 phospholipid에 비해 2배정도 길다는 것을 알 수 있음. 따라서 이 녀석은 그냥 monomer로 길이 30옹스트롬 정도의 monolayer를 형성할 수 있음. 따라서 이 녀석은 monolayer로 membrane을 형성하게 됨.

 

 

참고로 이 때 이 녀석이 ether lipid이기 때문에 화학, 구조적으로 더 안정하고, phospholipase에도 더 resistant해서 결과적으로 archaea들이 더 stable하게끔 해줌.

 

 

 

다음 포스트부터는 막단백질에 대해 알아보자.