세포질분열

세포질분열은 1개의 진핵세포가 2개의 딸세포(daughter cell)로 나뉘는 세포분열(cell division)의 한 과정이다. 세포질분열은 체세포분열(mitosis)과 감수분열(meiosis) 과정에서 핵분열(nuclear division) 동안에 일어나며, 방추체(spindle apparatus)에 의하여 복제된 염색분체(duplicated chromatid) 또는 염색체 분배와 이동을 포함한다. 이는 2개의 딸세포에 염색체가 정확히 분배되고 대부분의 경우 세포 기능도 모세포와 동일하게 하는 정밀한 과정이다. 세포질분열이 끝난 세포는 세포주기(cell cycle)의 간기(interphase)로 진입한다.

동물과 식물 세포의 세포질분열. (출처: 한국식물학회)

목차

체세포분열과정에서 동물 세포의 세포질분열은 말기(anaphase)에 염색분체의 분리가 일어나면서 시작되며, 말기 방추사 인식, 분열면(division plane) 생성, 액틴섬유 수축링(actin-myosin contractile ring) 어셈블리와, 세포질 분할을 포함한다.¹⁾

세포벽이 존재하는 식물 세포의 세포질분열은 동물 세포에서 분열 예정인 세포의 가운데에 형성되는 수축링(contractile ring) 대신에 세포판(cell plate)를 만든다. 세포판이 만들어지기 위해서는 육상식물의 조상으로 알려진 차축조류(Charophyte) 부터 존재하는 격막형성체(phragmoplast)가 형성되어야 한다. 격막형성체는 세포골격(cytoskeleton), 소낭(vesicle) 이동, 세포막 어셈블리, 세포벽 합성에 중요한 기능을 한다. 세포주기의 G2기에 미세소관(microtubule)과 액틴 필라멘트의 배열이 시작되고, 체세포 분열의 전기 동안에 바깥쪽의 세포골격이 세포막과 부착된다.²⁾³⁾⁴⁾ 격막형성체는 후기에서 말기 사이에 세포판 기질(cellplate matrix)의 미세소관이 반대 방향으로 겹치는 지역에서 만들어지기 시작한다. 격막형성체 형성시에 세포막쪽에 액틴 필라멘트가 짧게 만들어지기 시작하고 세포의 중간지역(midzone)에 소낭(vesicle)이 모여 관 형태의 소낭 네트웍(tubulovesicular network)을 형성한다. 많은 격막형성체 미세소관은 핵과 상호작용하고, 액틴필라멘트는 중간지역과 세포 바깥쪽(cell cortex)을 연결한다. 이때 세포판은 세포판 기질과 미세소관이 존재하는 격막형성체에 의하여 만들어진다.⁵⁾ 격막형성체는 세포의 중간에서 세포막에 도달할 때까지 서서히 확장한다. 불연속적인 격막형성체는 세포막에 있는 세포판 부착 부위에 미세소관이 이를 때까지 만들어진다. 세포벽은 세포판의 완성된 산물이며, 1차 세포벽 합성과 화학조성 변화는 간기 동안에도 지속된다.⁶⁾

동물 세포의 암컷 배우자 형성시 만들어지는 극체(polar body)와 같이 1개의 세포에 많은 세포질이 분배되듯이, 식물의 암배우자 형성도 비대칭 세포질분열을 한다. 제1, 2 감수분열시 만들어지는 3개의 세포는 세포질양이 적을 뿐만 아니라 결국 세포사멸이 일어난다.

1. Fededa JP, Gerlich DW (2012) Molecular control of animal cell cytokinesis. Nature Cell Biology, 14: 440-447
2. Verma DPS, Hong Z (2008) Cell Division Control in Plants. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 251-287
3. Boruc J, Van Damme D (2015) Endomembrane trafficking overarching cell plate formation. Current Opinion in Plant Biology, 28: 92-98
4. Lipka E, Herrmann A, Mueller S (2015) Mechanisms of plant cell division. Wiley Interdisciplinary Reviews Developmental Biology, 4: 391-405
5. Smertenko A, Assaad F, Baluska F 등 (2017) Plant cytokinesis: terminology for structures and processes. Trends in Cell Biology, 27: 885-894
6. Smertenko A, Assaad F, Baluska F 등 (2017) Plant cytokinesis: terminology for structures and processes. Trends in Cell Biology, 27: 885-894