세포골격의 구성물질-미세섬유,중간섬유

[미세섬유] 미세섬유(micro filament)는 고체 막대로서 지름은 7 nm 정도이다. 그들은 또한 액틴(action)이라는 구형 단백질로 구성되어 있기 때문에 액팀 섬유라고 불리기도 한다. 미세섬유는 액틴 소단위체 2개가 꼬여있다. 미세섬유는 선형 필라멘트로 존재할 뿐만 아니라, 한 액틴 섬유의 옆에 붙어 새로운 필라멘트가 가지를 뻗어 자라도록 해주는 단백질이 나타나기 때문에 구조적인 네트워크를 형성할 수도 있다. 미세섬유는 모든 진핵세포에서 관찰된다. 미세소관의 압축에 저항하는 성질과는 다르게, 미세섬유는 장력에 견디게 해 준다. 미세섬유는 3차원적 네트워크를 형성함으로써 세포의 모양을 지지해 줄 수 있다. 이러한 네트워크는 세포의 피층(cortex)을 반고체성 상태로 일정하게 유지해 주는 반면, 세포질 내부는 좀 더 유동적으로 만든다. 미세섬유 다발은 장세포 에서와 같이 세포막을 가로질러 물질을 수송하는 특정 동물세포의 표면적을 증가시키기 위해 세포로부터 튀어나온 융모 세포를 구성하는 핵심 물질이 된다. 미세섬유는 세포 운동에 관여하는데, 특히 운동에 관여하는 세포의 수축 기구의 일부로 잘 알려져 있다. 수천 개의 미세섬유가 근육 세포의 길이를 따라서 평행하게 배열되어 있고, 미오신(myosin) 단백질로 구성된 두꺼운 섬유와 얽혀 있다. 디네인이 미세소관과 상호작용할 때처럼 미오신은 액틴 섬유를 따라 걸어가는 미세섬유에 기초한 운동 단백질로 작용한다. 근육세포는 액틴과 미오신이 서로 간의 미끄러지는 작용을 통해 세포가 짧아짐으로써 수축 작용이 일어난다. 다른 종류의 세포에서는 액틴 섬유가 미오신과 최소한으로 연결되어 있으며, 근육세포보다 덜 정교한 배열 형태로 연결되어 있다. 이러한 액틴-미오신의 배열로 제한된 지역에서 수축이 일어나도록 해준다. 예를 들면, 미세섬유의 수축 벨트는 분열하는 동물세포가 2개의 딸세포로 나누어지도록 하는 분열구를 형성한다. 또한 액틴과 미오신에 의해 일어나는 제한적인 수축을 통해 아메바 운동이 일어난다. 예를 들면, 아메바의 경우 위족(pseudopodia)이라고 불리는 세포의 일부 지역을 확장하고 여기에 액체를 흘려보냄으로써 표면을 따라 이동한다. 액틴 단위체를 미세섬유로, 미세섬유를 네트워크 형태로 합성하고 반대로 분해하는 과정을 통해 위족은 확장하고 수축하는데, 이때 세포질은 졸 상태와 젤 상태를 반복하게 된다. 광범위하게 인정되는 모델에 따르면, 위족의 반대 끝부분에서 섬유가 미오신과 상호작용하여 수축이 일어난다는 것이다. 이것은 마치 치약 튜브를 짜는 것과 같은 것으로, 이 수축 때문에 세포질이 위족으로 흐르게 되고, 끝 지역에서는 액틴 네트워크가 약해진다. 위족은 액틴이 네트워크를 형성할 때까지 신장한다. 아메바만이 기어가는 형태의 운동을 하는 것이 아니다. 백혈구를 포함하여 동물의 많은 세포도 아메바 운동을 한다. 식물세포에서 액틴-미오신 상호작용과 액틴에 의한 졸-젤 전환 과정은 세포질 유동(cytoplasmic streaming)에 관여한다. 특히, 커다란 식물세포에서의 이러한 움직임은 세포 내 물질의 분배를 촉진한다. [중간 섬유] 중간 섬유(intermediate filament)는 지름을 고려하여 이름이 붙여진 것으로 지름이 약 8~12nm로 미세섬유보다는 크고 미세소관보다는 작은 중간 정도이다. 중간 섬유는 미세섬유처럼 장력을 유지하는 데 관여하며, 다양한 종류의 세포골격 요소를 포함한다. 중간 섬유의 각 형태를 케라틴(keratin)이 포함되는 한 단백질 그룹에 속하는 분자들로부터 만들어진다. 반면에 미세소관과 미세섬유에 속하는 분자들로부터 만들어진다. 반면에 미세소관과 미세섬유는 모든 진핵세포에서 지름이 일정하며, 구성성분 또한 일정하다. 중간 섬유는 미세섬유와 미세소관보다 영구적인 세포의 지지물로써, 세포의 여러 지역에서 합성되고 분해된다. 세포가 사멸한 이후에도 중간 섬유망은 종종 남아 있다. 예를 들면, 우리 몸의 바깥층에 있는 피부 세포는 죽은 세포이며 케라틴 단백질로 가득 차 있다. 살아 있는 세포의 세포질에서 미세섬유와 미세소관을 제거하는 화학물질을 처리하면 중간 섬유망은 원래의 형태로 남아 있다. 이러한 실험 결과는 중간 섬유가 세포의 모양을 강화하고 소기관의 위치를 고정하는 데 특히 중요하다는 것을 보여준다. 예를 들면, 일반적으로 핵은 중간 섬유로 구성된 망 안에 놓여 있으며, 세포질로 뻗어 나온 섬유 부분에 의해 위치가 고정된다. 다른 중간 섬유는 핵막의 내부를 차지하는 핵막 하층의 구성 성분이 된다. 세포의 모양이 기능과 관련이 있는 경우에 중간 섬유는 모양을 지지해 준다. 예를 들면, 신경 자극을 전달하는 축삭돌기는 중간 섬유의 한 종류에 의해 강화된다. 따라서 여러 종류의 중간 섬유들이 세포골격 전체에 대한 뼈대로 작용하는 것으로 보인다. 세포 활동은 세포 간의 연결과 세포 외 구성 물질을 통해 조절된다. 세포의 다양한 소기관을 조사하기 위해서 세포의 내부를 자세히 살펴보았는데, 이제 중요한 기능을 하는 부가적인 구조를 가지고 있는 세포 표면에 관심을 가지로 살펴보자. 세포막은 일반적으로 살아 있는 세포의 경계로 간주하지만, 대부분의 세포는 세포막 외부에 있게 될 물질을 합성하고 분비한다. 이들이 세포 밖에 있을지라도 이 세포 외 구조들이 많은 세포 기능을 수행하기 때문에 이들에 대한 연구가 세포생물학의 중심을 차지하기도 한다.