미세소관

요약 식물 혹은 동물의 세포 내에 존재하는 기관으로서 세포의 골격유지, 세포의 이동, 세포 내 물질의 이동 등에 필요한 기관이다.

미세소관은 알파(α), 베타(β) 튜블린(tubulin)으로 이루어진 이합체가 GTP를 에너지원으로 이용하여 서로 결합(polymerization) 혹은 분해(depolymerization)되어 그 구조가 유지, 변형된다. 이러한 작용은 미세소관의 플러스 종단(plus end)에서 일어나게 되며 동적불안정성(dynamic instability)이라 정의된다.

미세소관은 대부분의 세포에서  마이크로튜블 조직화 중심(microtubule organizing center, MTOC)이라고 불리는 중심체(centrosome)로부터 뻗어나오게 된다. 이때 미세소관의 플러스 종단(plus end)이 중심체로부터 뻗어나오며, 반대편의 마이너스 종단(minus end)은 중심체에 지지되어 분해(depolymerization)가 억제된다. 미세소관은 결합 단백질에 의해 자신의 안정성을 조절하게 되는데 여러 종류의 단백질들이 미세소관의 안정성을 조절하는 단백질로 발견되었다.

그 가운데 대표적인 불안정화 단백질(microtubule destabilizer)로는 스타스민(stathmin)이 있으며 이 단백질은 그 자신이 알파(α), 베타(β) 튜블린(tubulin)과 결합하여 미세소관으로의 결합을 방해함으로써 미세소관이 자라지 못하게 한다. 안정화 단백질(microtubule stabilizer)로는 미소관연관단백질(microtubule associated protein, MAP)이 있으며 이러한 안정화 단백질의 작용으로 신경세포에서 축색(axon)이 길게 뻗어나가는 것과 같은 현상이 일어날 수 있게 된다.

미세소관을 이용해 세포 내 물질을 이동시키는 단백질로는 키네신(kinesin)과 다이네인(dynein)이 있다. 키네신(kinesin)은 미세소관의 플러스 종단(plus end)쪽으로 물질을 이동시키며, 다이네인(dynein)은 마이너스 종단(minus end)쪽으로 물질을 잡고 미세소관을 타고 이동한다. 세포분열 시에는 중심체로부터 뻗어나온 미세소관이 염색체에 결합해 분열하는 세포로 염색체가 양분될 수 있도록 하는 기능을 한다.

이러한 과정에서 미세소관이 염색체에 적절하게 결합하지 못하거나 결합한 후 분열하는 세포방향으로 적절한 힘이 가해지지 않으면 세포는 이를 인식해 세포 분열을 멈추게 한다. 현재 사용되고 있는 항암제인 탁솔(taxol)의 경우 미세소관을 인위적으로 안정화시켜 세포 분열 시 염색체가 세포의 양 끝으로 끌려가지 못하게 하여 세포 분열을 멈추게 하는 기작으로 작용을 한다.

세포골격