클라트린

클라트린은 소낭의 형성에서 결정적으로 중요한 역할을 하는 단백질이다. 클라트린은 3개의 중쇄 (heavy chain)와 3개의 경쇄 (light chain)로 구성된 트리스켈리온(tri-skelion) 형태를 갖고 있다 (그림 1). 트리스켈리온은 소낭의 바깥 표면 위에서 서로 결합하여 형성한 다면체를 세포막 위에 격자 형태로 연장시켜 클라트린-피복 소낭 (clathrin-coated vesicle)을 완성한다. 이렇게 형성된 소낭은 소포체에서 골지체를 거쳐 세포막에 이르기 까지 여려 가지 단백질을 각각의 목적지까지 수송하는 역할을 한다. 이외에도 클라트린-피복 소낭은 세포내도입 (endocytosis)과 외포작용 (exocytosis)을 주도하여 다양한 기능을 수행한다.

(그림 1) 클라트린 구조;(초록색) 클라트린 중쇄(초록색) 세 개로 이루어진 트리스켈리온; 발(terminal domain), 발목(linker), 원위 다리(distal segment), 무릎(knee), 근위 다리(proximal segment), 삼량체화 도메인, (노란색) 클라트린 경쇄( http://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page )

목차

분자량이 190 kDa의 클라트린 중쇄는 C 말단에서 서로 작용하여 3개의 중쇄가 클라트린 트리스켈리온의 얼개를 이룬다. 25 kDa의 클라트린 경쇄는 트리스켈리온의 얼개를 만든 중쇄와 단단하게 결합하여 트리스켈리온의 구조를 완성한다. 중쇄는 클라트린 격자의 구조적 골격을 형성하고 경쇄는 클라트린 격자의 형성과 분해를 조절하는 것으로 여겨진다. 클라트린 중쇄의 구조는 다리와 비유되어 트리스켈리온의 바깥 끝에 위치하는 클라트린 N-말단에서부터 발, 발목, 원위 다리, 무릎, 근위 다리, 그리고 삼량체화 도메인으로 나뉜다. 경쇄는 중쇄의 삼량체화 도메인 근처의 근위 다리 부분의 일부와 결합한다. 클라트린의 '발' 구간에 있는 ‘β-프로펠러’ 구조는 다른 단백질과의 상호 작용을 위한 다중 결합 부위로 작용한다(그림 2). 

(그림 2) 파란색으로 나타낸 트리스켈리온들이 격자 모양을 형성하여 만든 구형( http://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page )

트리스켈리온이 또 다른 트리스켈리온과 결합하여 평평한 6 각형 격자를 만들거나 일정한 각도를 형성하는 곡선을 이루는 격자 형성에 필요한 5 각형 격자를 형성한다. 여러 개의 트리스켈리온이 연속적으로 확장되어 연결되면서 바구니 모양의 구조를 만들어서 일반적으로 36 면체 또는 20 면체를 이룬다. 

클라트린-피복 소낭은 여러 분자가 단계적으로 관여하여 정교하게 만들어진다. LDL이 세포내도입 (endocytosis)을 통해서 세포 안으로 수송되는데 사용되는 소낭도 클라트린-피복 소낭으로 만들어진다. 세포 밖에 있는 LDL 분자가 LDL 수용체의 세포외 도메인과 결합하면, 세포질에 분포하는 어댑터 분자 AP-2가 LDL 수용체와 클라트린 사이를 연결하여 결합시킨다. 이와 같은 과정이 반복됨으로써 클라트린-피복 소낭이 형성된다. 디나민 (dynamin)이 클라트린-피복 소낭을 세포막에서 잘라내면 클라트린-피복이 해체되면서 소낭이 완성된다(그림 3).     

(그림 3) 수용체(receptor), AP-2 어댑터, 클라트린(clathrin), 클라트린-피복 소낭(clathrin-coated vesicle), 소낭(vesicle).

클라트린-피복 소낭은 세포막, 골지체 네트워크, 여러 가지 엔도솜 상에서 수화물을 선택적으로 분류한다. 클라트린-피복 소낭이 완성되어 막에서 떨어져 나오면, 클라트린 피복이 빠르게 해체되어 재활용되고 남은 소낭은 각각의 목적지로 이동한다.  

세포가 분열하지 않을 때 클라트린-피복 소낭의 형성이 지속되지만, 유사 분열이 진행되는 세포에서는 중단된다. 유사 분열이 진행되면 클라트린은 두 가지 다른 단백질과 복합체를 형성하여 트리스켈리온의 형태를 가지고 방추사 부착지점 섬유를 방추사에 안정시켜 염색체와 방추사의 연결을 완성한다. 

클라트린 중쇄, 클라트린 경쇄, 트리스켈리온, 클라트린-피복 소낭, 방추사 부착지점

THE CELL; A Molecular Approach (Cooper & Hausman, 6th ed., Sinauer)