소포체

소포체(endoplasmic reticulum, ER)는 핵막이 연장되어 그물모양으로 생성된 세포소기관 중 하나로, 단일막으로 이루어져 있으며 모든 진핵세포에 존재한다. 소포체 표면에 리보솜이 부착되어 있으면 조면소포체(rough ER), 부착되어 있지 않으면 활면소포체(smooth ER)로 부르는데, 조면소포체에서는 왕성한 단백질 합성이 일어난다. 이들은 주로 단백질을 만들어서 세포에 단백질이 필요한 곳곳에 단백질을 제공하는 기능을 한다. 만들어진 단백질은 소포체 내에서 막결합단백질, 소화효소, 분비단백질 등 다양한 단백질과 상호작용하게 된다. 특히, 단백질의 고유 기능을 잘 할 수 있도록 3차원적 구조를 형성하게끔 도와주고, 단백질의 당화(glycosylation)을 비롯한 번역후 변형(post-translational modification)을 담당한다. 소포체의 표면적은 세포막보다 몇 배나 크지만 접힌 그물모양으로 이루어져 있어서 세포 내부 부피의 10% 정도 만을 차지한다.

그림 1. 조면소포체와 활면소포체의 사진. (출처: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0313_Endoplasmic_Reticulum.jpg)

목차

1945년 미국 의 과학자인 Keith R. Porter, Albert Claude, Brody Meskers, 그리고 Ernest F. Fullam가 투과전자현미경을 통해 처음 구조를 관찰하였으며, reticulum이라는 단어는 고대 로마시대에 사용된 어부의 투망과 같은 무기를 뜻하는 라틴어에서 유래되었다. 

소포체의 일반적인 구조는 시스터나(cisterna)라고 불리는 네트워크로 구성되어 있으며 세포골격(cytoskeleton)으로 서로 이어져 그물모양으로 존재한다. 시스터나는 인지질로 구성된 막으로 둘러싸여 있고 이것을 내강이라고 한다. 소포체막 중에서 일부는 핵막과 연결된 구조를 가진다. 소포체의 구조는 리보솜 존재 유무에 따라 나뉘며 리보솜으로 덮여 있어서 표면이 거칠게 보이는 소포체를 조면소포체, 리보솜이 없어 매끄럽게 보이는 소포체를 활면소포체 라고 한다.

그림 2. 조면소포체와 활면소포체 모식도. (출처: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0313_Endoplasmic_Reticulum.jpg)

조면소포체와 활면소포체의 기능은 서로 다르다. 조면소포체는 세포 내부에서 사용될 단백질과 세포 외부에서 사용될 단백질을 합성하고 운반하는 역할을 한다. 그 예로는 막결합 단백질, 소화효소, 분비단백질 등이 있다. 이들 단백질은 조면소포체 외부에 존재하는 리보솜에 의해 합성된다. 소포체 내부의 다양한 효소들은 단백질의 당화(glycosylation)을 통해 당단백질(glycoprotein)을 생산하며 특정 단백질은 표적 단백질들이 3차 구조로 접히는 과정을 돕기도 한다. 활면소포체는 조면소포체와는 다르게 단백질을 합성하는 리보솜이 존재하지 않지만 대신 지질합성효소를 가지고 있기 때문에 지질과 스테로이드를 합성한다. 또한 우리가 약물을 비롯한 독성물질을 먹었을 경우 해독작용을 하는데 중요한 역할을 한다. 조면소포체와 활면소포체는 이렇게 서로 기능이 다르지만, 이들이 생성한 단백질이나 지질과 같은 분자들은 공통적으로 세포내부에서 소낭에 둘러싸여 골지체(Golgi apparatus)로 수송된다. 이들은 서로 기능이 다르기 때문에 소화효소를 분비하는 샘세포(glandular cell)나 항체를 생산하고 분비하는 백혈구에서는 조면소포체가 잘 발달되어 있고, 간세포와 같이 독소를 해독하는 세포에서는 활면소포체가 잘 발달되어 있다.

한승현/서울대학교

차선신/이화여자대학교

1. Porter KR, Claude A, Fullam EF. 1945. A study of tissue culture cells by electron microscopy, J Exp Med, 81(3): 233-246.

2. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular biology of the cell, Garland Science, New York.

3. Michael TM, John MM, Jack P. 2003. Brook biology of microorganisms, Pearson, New Jersey.

4. Rodrigues JA, Acosta-Serrano A, Aebi M, Ferguson MA, Routier FH, Schiller I, Soares S, Spencer D, Titz A, Wilson IB, Izquierdo L. 2015. Parasite Glycobiology: A Bittersweet Symphony. PLoS Pathog, 11(11):e1005169.