8. 세포골격(액틴미세섬유,중간섬유,미세소관)

미세섬유=서로 감고 있는 2개의 가느다란 액틴 사슬로 이루어져 있다. 장 내벽 세포의 미세융털 내에서 지지 망상구조를 형성한다. 세포 운동에도 관여, 아메바운동을 하는 생물체는 더 유동적인 부분이 흘러들어가는 튜브모양의 확장된 위족... 동물세포가 분열할 때 중간에서 세포를 자르는데도 사용된다. 엑틴//동물의 큰 특징 중의 하나인 운동의 원인은 근육의 수축과 이완에 있는데, 액틴은미오신과 함께 근수축계(筋收縮系)의 기본을 이루는 물질의 하나이다. 1942년에 발견되었는데, 당시 이미 미오신은 근수축을 일으키는 기본물질이라고 생각되어 ATP에 의하여 미오신이 수축하는 조건을 발견하려는 시도가 헝가리의 F.B.스트라우프에 의하여 행해졌다. 그러나 ATP만을 가해서 미오신의 수축이 일어나지 않고, 여기에 새로운 단백질을 가했을 때 비로서 수축이 일어나는 것을 발견하였다. 이 새로운 단백질이 액틴으로서, 미오신에 활성을 준다는 뜻에서 액틴이라고 명명되었다. 근육에서 염화칼륨 용액으로 미오신을 추출하고 아세톤으로 건조시켜 물로 추출하면 얻어지는 것이 구상의 단백질 G-액틴(지름 약 55 nm, 분자량 약 6만)이다. 이것은 1분자에 ATP 1분자를 함유한다. G-액틴에 중성염을 가하면 섬유상의 F-액틴이 생긴다. 이 때 ATP에서 인산이 1개 떨어져 ADP로 된다. 이 때 염을 제거하면 다시 G-액틴으로 되돌아가는데 ATP가 없으면 G-액틴은 변성한다. F-액틴은 길이 약 10 μm의 거대한 분자이며, 전자현미경으로 관찰하면, G-액틴이 염주와 같이 중합되어 이중나선을 이루고 있다. G-액틴과 F-액틴 사이의 상호전환은 하나의 큰 특징이나 근수축과의 관계는 밝혀지지 않았다. 1965년에는 근육의 섬유로부터 직접 F-액틴을 얻게 되었다. 중간섬유=중간섬유는 3개의 세포골격 성분 중 가장 잘 알려져 있지 않은 것으로 대부분의 신경세포, 뇌 및 척추세포, 근육섬유와 혈구 등 인간의 다양한 상피세포에서 나타난다. 상피조직 세포의 중간섬유는 케라틴... 케라틴//각질(角質)이라고도 한다. 머리털 ·양털 ·깃털 ·뿔 ·손톱 ·말굽 등을 구성하는 진성(眞性) 케라틴과, 피부 ·신경조직 등에 존재하는 유사 케라틴으로 구별된다. 케라틴의 분리는 원료를 가루로 만들어 뜨거운 유기용매 또는 뜨거운 물로 처리한 다음, 단백질 분해효소로 단백질을 제거하여 케라틴을 남긴다. 주요 구성분은 글루탐산 ·알기닌 ·시스틴 등의 아미노산이며, 그 중에서도 시스틴의 함유량이 많다. 진성 케라틴의 시스틴 함유량은 11∼12 %, 유사 케라틴에서는 4∼8 %이다. 시스틴 함유량이 많기 때문에 펩티드사슬(-CO-NH-)은 많은 디술피드결합(-S-S-)이 망상(網狀)으로 이어진 선상구조를 가지는 것으로 생각된다. 물과 모든 중성용매에 녹지 않는다. 또 펩신 ·트립신 등의 단백질 분해효소의 작용을 잘 받지 않으나, 황화나트륨(탈모제) ·티오글리콜산(퍼머넌트웨이브약) ·과산화수소 ·알칼리 등에는 약하다. 이것은 이들 시약(試藥)에 의해서 디술피드결합이 끊어지기 때문이다. 케라틴은 2차구조가 다른 α-케라틴과 β -케라틴이 있다. 머리털이나 양털을 구성하는 자연 상태의 케라틴 분자가 α-케라틴이고, 머리털에 인장력(引張力)을 가하거나 습기를 가하면 늘어나는데, 이 상태의 것이 β -케라틴이다. α-케라틴은 α-나선구조이며, β -케라틴은 접지구조(摺紙構造)이다. 접지구조는 α-케라틴이 갖는 분자 내의 수소결합이 끊어져분자사슬이 늘어나서 인접하는 분자사슬 사이에 수소결합을 만들기 때문에 생긴다. α-β 전이(轉移)는 가역적이며, β -케라틴은 인장력을 제거하면 저절로 수축하여 α-케라틴으로 돌아온다. 양털이 탄성(彈性)을보이는 것은 바로 이 때문이다. 그러나뜨거운 물 ·수증기 ·알칼리 등으로 처리하면 섬유는 β -케라틴으로 고정되어 수축하지 않는다. 퍼머넌트 세트된 머리카락이 이 경우에 해당한다. 미세소관(튜불린)//지름이 20∼25㎚ 정도이고 튜불린이라는 둥근 모양의 단백질로 되어 있다. 튜불린은 주로 α-튜불린과 β-튜불린의 두 종류가 있으며 서로 결합하고 있다. 이 튜불린이 나선형을 이루면서 13개가 계속적으로 배열되어 속이 빈 관 모양의 미세소관을 형성하게 된다. 미세소관은 세포 골격의 유지에 절대로 필요하다. 미세소관이 파괴되면 세포는 둥글게 변해서 정상적인 형태를 잃게 된다. 또 중심립ㆍ섬모ㆍ편모를 구성하기 때문에 세포의 운동에도 관여한다고 할 수 있다. 세포분열을 할 때 많은 미세소관이 방추체(紡錐體)를 형성해 염색체를 분리, 이동시키는 역할을 하고, 세포 내의 물질 운반에도 관여하는 것으로 알려져 있다.