세포분열 전중기 때 핵막이 사라지는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 세포를 구성하는 세포골격에는 미세소관, 중간섬유, 미세섬유가 있으며 중합과 탈중합이 가능한 미세소관과 미세섬유와는 달리 중간섬유는 +말단과 -말단의 개념이 없기 때문에 한 번 형성된 형태가 그대로 유지된다고 알고 있습니다. 그렇다면 세포분열 전중기 때 핵막을 구성하는 핵 라민 중간섬유는 어떻게 사라지는 것인가요?
네, 맞습니다 중간섬유는 세포를 구성하는 골격 중에서도 유일하게 +말단과 -말단을 가지지 않습니다. 특히 핵막을 지지하는 핵라민은 미세소관이나 미세섬유처럼 빠른 중합·탈중합 다이내믹스를 갖지 않고, 상대적으로 안정적인 구조를 유지하는데요, 그런데 세포분열 전중기에 들어서면 핵막이 사라지고, 염색체가 방출되어 방추사와 접촉할 수 있게 됩니다.
세포가 분열 준비에 들어가면, 사이클린-의존성 키나아제(Cdk1) 같은 분열 관련 단백질 인산화 효소가 활성화되는데요, 이때 라민 단백질에 인산기가 붙으면서 구조가 변하게 되고 최종적으로 인산화된 라민은 서로 강하게 결합할 수 없게 되어, 원래 안정적이던 라민 중간섬유 네트워크가 해체됩니다. 즉, 중간섬유는 말단에서 분해되는 방식이 아니라 아니라, 인산기를 붙이는 화학적 변형으로 인해 전체 구조가 분리·해체되는 방식으로 사라지는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
전중기떄 핵막이 사라지는 원리는 라민단백질의 인산화라고합니다.
CDK1-사이클린B 복합체가 라민을 인산화시키면 라민 중간섬유하 해체되고, 핵막구조가 분리됩니다.
그리고 이로인해 방추사가 염색체에 접근할 수 있는 기회를 얻게됩니다.
감사합니다.
세포분열 전중기 때 핵막을 구성하는 핵 라민 중간섬유가 사라지는 것은 인산화를 통해 구조가 해체되기 때문입니다.
중간섬유는 중합과 탈중합을 반복하는 미세소관이나 미세섬유와 달리, 매우 안정적인 구조를 가집니다.
이는 중간섬유를 이루는 단백질들이 서로 단단하게 결합하여 머리-꼬리 상호작용과 측면 상호작용을 통해 필라멘트와 그물망 구조를 형성하기 때문입니다. 특히 핵 라민 중간섬유는 핵막 안쪽에서 견고한 그물망을 형성하여 핵의 형태를 유지하는 역할을 합니다.
세포가 분열기에 진입하면, 사이클린 의존성 인산화효소와 같은 특정한 키나아제가 활성화됩니다. 이 효소는 핵 라민 단백질의 특정 부위, 특히 머리와 꼬리 도메인의 세린 잔기를 인산화시킵니다. 인산화는 단백질에 인산기를 붙이는 화학적 변형입니다.
인산기가 라민 단백질에 결합하면, 단백질의 전하와 구조가 변합니다. 이는 라민 단백질 이량체 사이의 견고한 머리-꼬리 상호작용을 방해합니다. 그래서 머리-꼬리 상호작용이 약해지면서 라민 필라멘트는 해체되어 이량체 또는 사량체 상태의 용해성 단량체로 분해됩니다. 결국 핵 라민 중간섬유의 견고한 그물망 구조가 사라지면서 핵막을 지지하는 힘이 없어지고, 결국 핵막은 작은 소포들로 붕괴되어 사라지게 되는 것입니다.
세포분열 전중기 핵막의 중간섬유인 핵 라민은 인산화 과정을 통해 가역적으로 분해됩니다. 분열기가 시작되면 활성화된 인산화 효소(MPF 등)가 핵 라민 단백질에 인산기를 붙여 음전하를 띠게 만들고, 이로 인한 전기적 반발력 때문에 라민 필라멘트의 중합 구조가 불안정해져 개별 단위체로 해체됩니다. 핵 라민의 해체는 핵막 전체의 붕괴로 이어지며, 분열기가 끝난 후에는 탈인산화 효소가 인산기를 제거하여 핵 라민이 다시 조립되고 핵막이 재형성됩니다.