내편모

내편모는 스피로헤타(Spirochaeta)에 속한 세균에서 나타나는 독특한 운동기관이다¹⁾. 스피로헤타는 긴 나선 형태의 세균군이며 주변세포질(periplasm) 외부에 외협막(outer sheath)를 가진다. 스피로헤타는 세균역에서 독립된 문(phylum)을 구성하고 있는 종속영양세균군이며, 내편모와 협막을 이용하여 액체, 특히 점액질의 액체에서 이동할 수 있는 특징을 보여준다.

목차

스피로헤타의 가장 큰 형태적 특징은 나선형의 필라멘트형 세포 및 이를 둘러싸고 있는 외협막, 그리고 운동성을 일으키는 내편모의 존재이다. 내편모의 한쪽 끝은 세포의 양쪽 말단 부분에 각각 부착되어 있고 다른 쪽은 주변세포질, 즉 나선형의 세포벽과 협막 사이에 위치하며 세포의 축을 따라 길게 늘어져 있다. 내편모의 길이는 세포의 길이와 거의 같은 경우가 많아 세포의 중간 부분에서 두 내편모가 서로 겹치기도 한다. 내편모는 다른 세균의 편모처럼 회전운동을 하지만 이 회전운동으로부터 세포가 직접 운동하는 것은 아니다. 양쪽의 내편모가 회전을 하면 외협막을 내편모 회전과는 반대 방향으로 회전하게 되며 이 회전운동이 세포에 운동성을 부여하는 것이다¹⁾²⁾. 이와 같은 운동 방식은 스피로헤타 세균이 점도 있는 매질이나 조직에서 스크류와 같은 방식으로 움직일 수 있게 하는 장점을 가진다.

내편모는 주변세포질 편모(periplasmic flagella, PF)라고도 하며 대부분의 경우 3개의 핵심단백질과 1개의 외협막단백질로 구성된다³⁾.

그림 1. 스피로헤타 세균과 내편모. 내편모의 양 끝은 세포의 양 끝에 부착되어 있음. ()

현재까지 내편모를 가진 분류군은 스피로헤타문의 스피로헤타강에서만 발견되고 있으며 스피로헤타는 아래의 분류군을 포함하고 있다⁴⁾.

분류군에 따라 내편모의 수 및 길이에 차이가 있는 것으로 알려져 있으며 내편모에 의한 운동양상도 분류군 별로 차이가 나타난다⁵⁾. 예를 들어 Leptospira과의 종들은 내편모 하나가 세포 준 말단부분에서 나선형의 중심축 선상에 위치해 있고, 내편모가 짧기 때문에 서로 겹치지 않는다. 운동 방향을 기준으로 앞쪽 끝은 나선형, 그리고 뒤쪽 끝은 갈고리 형태로 되어 있는데, 운동의 방향이 바뀌면 양 말단의 형태가 서로 바뀌며 이러한 형태의 변화는 내편모의 운동에 기인한다. 반면 Borrelia의 경우 3차원적인 나선형이 아닌 납작한 평면의 나선형이며 이러한 세포의 양 말단에 7-11개 가량의 긴 내편모가 있고 세포의 중간 부분에서 서로 겹치는 형태를 보여준다. 이와 같이 독특한 형태의 Borrelia가 보여주는 운동은 진핵생물의 채찍형 편모운동과 유사한 특징을 가진다. 스피로헤타에는 병원성을 지니는 세균군이 다수 포함되어 있다. 예를 들어 Treponema palidum은 매독의 원인균이고, Borrelia burgodorferi는 진드기류에 의해 매개되는 라임병(Lyme disease)의 원인균이며, Leptospira의 종들은 야생동물로부터 전염되는 렙토스피라증의 원인균이다.

김승범/충남대학교

조장천/인하대학교

1. Krieg NR et al. (Ed.). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition, Vol. 2. Springer.
2. Madigan M et al. 2015. Brock Biology of Microorganisms, 14th edition. Pearson.
3. Li, C. et al. 2008. Genetic Analysis of Spirochete Flagellin Proteins and Their Involvement in Motility, Filament Assembly, and Flagellar Morphology. J. Bacteriol. 190(16):5607-5615.
4. Euzeby, J.P. List of Prokaryotic Species with Standing in Nomenclature (www.bacterio.net).
5. Li, C., Motaleb, M.A., Sal, M., Goldstein, S.F., Charon, N.W. 2000. Spirochete periplasmic flagella and motility. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2(4):345-354.