세포생물학(10)-세포막1

세포 내부 구조를 살피기 전에 우리는 세포막이 어떻게 이루어져 있고 세포막을 통해 물질이 어떻게 이동하나에 대해 유심히 살펴볼 필요가 있다. 세포막은 세포 내부가 주변 환경과 다른 항상성을 유지하게 하고 반투과막으로서 활발하게 물질교환을 한다. 또 다양한 신호들을 주고받으며 세포 안팎의 상호 교류가 일어나기도 한다. 동결 절단법을 이용해 세포막의 개략적인 구조를 알 수 있었는데 세포막은 비대칭의 이중층 구조이며, 표재성 단백질이 막의 양쪽 표면을 덮고 내재성 단백질은 막 사이에 끼어 있는 구조다. 지질과 단백질은 모두 유동 상태로 존재해서 막을 표류할 수 있다. 이를 밝힌 실험들을 살펴보자. 우선 단백질의 유동성을 확인한 실험의 과정은 생쥐 세포의 막 단백질과 사람 세포의 막 단백질에 각각 서로 다른 형광 물질을 표지해 융합한다. 결과로 융합된 세포의 형광 표지가 서로 뒤섞여 막 단백질의 유동성을 확인할 수 있었다. 인지질의 유동성을 확인하는 실험과정은 세포막 인지질들에 골고루 형광 표지를 한 후, 레이저로 특정 부위의 형광을 표백한다. 결과로 표백한 부위의 형광이 시간 경과에 따라 회복하는 걸 볼 수 있었다. 세포막의 구성을 자세하게 살펴보자. 지질로서는 인지질과 콜레스테롤이 있다. 물론 생물의 종류에 따라 혹은 생물체 내의 기관에 따라 세포막을 구성하는 지질의 종류나 양은 다양하지만 보통 그렇다. 지질은 소수성 장벽을 형성해 세포 안과 밖을 구획화하고, 작은 무극성 분자들이 선택적으로 투과되는 반투과 막을 형성한다. 인지질은 세포막 안과 밖에 비대칭적으로 존재한다. 보통 바깥쪽엔 포스파티딜 콜린이 많고, 안쪽엔 포스파티딜 이노시톨, 포스파티딜 세린, 포스파티딜 에탄올아민 등이 많이 분포되어 있는데 인지질은 수평적으로 이동이 가능하나 안팎의 구성이 바뀌는 수직이동에는 제한이 있다. 지질로서 콜레스테롤도 막에 박혀있다. 온도 상승 시 막의 해리를 막아주고 하강 시엔 막의 응고를 막아주며 세포막의 안정성을 유지하는데 큰 역할을 한다. 인지질이 세포 내에서 어떻게 합성되고 수송되는지 메커니즘을 알아보자. 보통 인지질은 세포 분열 준비기인 G1기에 많이 합성된다. 원핵생물은 세포막 표면에 효소가 결합되어있어 합성이 진행되고, 진핵생물의 경우에는 활면 소포체에서 합성이 진행되고 이후에 여러 소기관으로 전달된다. 콜레스테롤 합성 메커니즘은 원핵생물의 경우엔 주변 환경에서 획득하거나 호파노이드를 생성한다. 진핵생물은 초기 스테롤은 세포질에서 합성하고, 활면 소포체에서 후기 콜레스테롤을 합성해 사용한다.