4.10: 미세소관

진핵세포(eukaryotic cell)에는 미세섬유(microfilament), 중간섬유(intermediate filament), 미세소관(microtubule), 이렇게 세 가지 유형의 세포골격 구조(cytoskeletal structure)가 있습니다. 직경이 약 25nm인 미세소관은 위의 섬유들 중에서 가장 두껍습니다. 미세소관은 세포 구조와 지지, 세포기관(organelle)의 운반, 세포 운동성(cell motility) 또는 세포 움직임, 세포 분열 중 염색체의 분리 등 다양한 기능을 수행합니다.

미세소관은 속이 비어있고 벽이 구형 튜불린(globular tubulin) 단백질로 구성되어 있습니다. 각 튜불린 분자는 알파튜불린(α-tubulin)의 단위체(subunit)와 베타튜불린(β-tubulin)의 단위체로 구성된 이질이합체(heterodimer; 헤테로다이머)입니다. 이합체(dimer; 이량체)는 프로토필라멘트(protofilament)라고 하는 선형 행으로 정렬됩니다. 미세소관은 보통 13개의 프로토필라멘트로 구성되어 있으며, 나란히 배치되어 속이 빈 중심부를 둘러싸고 있습니다.

이러한 배열 때문에 미세소관은 극성(polar)이며, 이는 미세소관의 끝이 다른 극을 가지고 있다는 것을 의미합니다. 양성말단은 베타튜불린을 노출하고 음성말단은 알파튜불린을 노출합니다. 미세소관은 조립(튜불린 분자의 중합화를 통해 길이를 늘임) 하거나 분해할 수 있으나, 이 과정에서 두 말단은 다른 양상을 띱니다. 양성말단은 일반적으로 빠르게 성장하는 말단 또는 튜불린이 추가되는 말단이며, 음성말단은 상황에 따라 튜불린이 해리되거나 느리게 성장하는 말단입니다.

미세소관이 급격히 성장하고 줄어드는 이런 동적 불안정 과정은 세포 분열 중 세포골격의 재구축과 성장 뉴런(neuron) 내 축삭돌기(axon; 축삭)의 확장과 같은 기능에 중요합니다

또한 미세소관은 안정될 수 있으며, 종종 미세소관과 관련된 단백질과 결합하여 세포가 모양을 유지하는 데 도움을 줍니다. 운동단백질(motor protein)이라고 불리는 단백질은 특정한 방향으로 세포기관을 운반하기 위해 미세소관들과 상호작용할 수 있습니다. 예를 들어 여러 신경전달물질은 뉴런의 세포 몸체에 있는 소포(vesicle)로 포장되어 미세소관 통로를 타고 축삭돌기를 따라 운반되어 필요한 곳에 전달됩니다. 마지막으로 미세소관은 세포 밖으로 돌출할 수 있으며, 편모(flagella)와 섬모(cilia)를 구성해 (정자와 같이) 세포를 밀거나 폐 속과 같은 곳에서 표면의 액체를 가로질러 이동할 수 있게 합니다.

미세소관은 세포의 가장 두꺼운골격 요소로서 텅빈 구조물인데구상 단백질 쌍, 알파 및 베타 튜블린으로되어 있다이 이형이량체는 프로토필라멘트라는 세로 줄을 형성하는데구조적 극성을 갖는다그 말은 각 열이 플러스와 마이너스 끝이있다는 뜻이고베타 튜블린이 노출되는 플러스 쪽에서는2량체가 추가된다반면에, 알파 튜블린이 외부를 향하고 있는 마이너스쪽에서는 분리가 일어난다하지만, 다른 경우에는 미세소관은미세소관 결합 단백질처럼 여러 단백질과직접 결합한다게다가 그들의 극성이 세포질 전체를 통틀어, 방향 움직임을가능하게 해주는데, 이는 수용기 같은 다양한 수하물을효과적으로 이송하는 다이닌 및 키네신 운동 단백질과같은 경우이다미세소관은 또한 섬모와 편모의 중요한 구성 요소인데이들은 전문화된 확장으로서고정 세포의 표면 위를 움직여가고다른 세포에서는 프로펠러 역할을 하여환경 내내 그들을 움직인다결국, 세포 분열 동안염색체 분리에 관여하든지 안 하든지뇌의 수용기를 옮겨주거나폐 미세소관에서 조각을 청소하는 일은세포가 필요로 하는 성장, 발전조직의 힘 및 지원을 위한필수 사항이다