분열생식포자

정단복합체충문(Apicomplexa)에 속하는 원생생물(protist)의 무성생식 중 분열생식(Schizogony) 과정에서 나타나는 다핵체 세포를 일컫는다. 말라리아 원충인 플라스모디움의 생활사 중 하나로서, 분열생식포자는 세포질분열을 통하여 핵의 수만큼의 분열소체(merozoite)를 만들어서 적혈구를 감염시킨다. 

Schizont (출처: )

목차

정단복합체충(Apicomplexa)은 유성생식기(gametogony), 포자생식기(sporogony), 분열생식기(merogony; schizogony)를 거치는 생활사를 가지고 있다. 이들 중 분열생식은 무성생식의 과정으로 포자소체(sporozoite)-영양체(trophozoite)-분열생식포자(schizont)-분열소체(merozoite)의 과정을 거친다. 영양체가 숙주에 감염되면, 핵분열과 소기관생성을 반복하며 세포의 크기가 커진다. 다핵의 세포질로 된 이 상태의 세포를 분열생식포자라 하며, 이후 세포질분열(cytokinesis)를 거치면서 핵의 수에 해당하는 만큼의 분열소체를 생성한다. 분열소체는 숙주의 적혈구세포를 뚫고 나와 혈액으로 방출된다.

분열생식포자는 적혈구 세포에 감염된 영양체의 성숙과정에서 나타나는 세포형으로, 이 과정에서 다수의 핵분열과 소기관생성이 일어난다. 따라서 분열생식포자는 적혈구 세포막과 parasitophorus vacuolar membrane에 싸여 있는 구조를 가지고 있다. 미성숙 단계에서는 불규칙한 모양의 분열생식포자(irregular schizont) 상태였다가 성숙이 진행됨에 따라 부피가 증가한다. 성숙이 완료된 분열생식포자는 아주 짧은 시간 유지되다가 폭발적으로 파괴되어 분열소체를 혈액중으로 방출한다. 꽃잎모양의 성숙한 분열생식포자는 12개에서 24개의 분열소체를 가지고 있다¹⁾.  

분열생식포자의 구조 (그림: 노현수/경상대)

정단복합체충(Apicomplexa)에 속하는 플라스모디움(열원충, Plasmodium)은 진핵세포의 단세포 생명체로서 척추동물과 곤충에 절대기생하는 특징을 가지고 있다. 동물의 곤충의 흡혈과정에서 플라스모디움에 감염되며, 주로 간세포에서 증식하여 혈액으로 방출된다. 혈액으로 방출된 플라스모디움은 혈액내 적혈구세포에 감염하여 빠르게 증식하며 적혈구를 파괴하고 다시 혈액으로 방출된다. 이러한 과정은 숙주에게 질병을 일으키게 되는데 이를 말라리아라고 한다. 말라리아 발병과정에서 플라스모디움은 모기의 침샘에서 포자소체의 형태로 방출되어, 사람의 혈액을 통하여 간으로 침투한다. 따라서 포자소체는 운동성을 가지고 있다. 간으로 이동한 포자소체는 간세포에 감염되어, 분열생식의 과정을 거치며 영양체-분열생식포자의 과정을 통하여 다량의 분열소체를 피속으로 방출하게 된다. 방출된 분열소체는 혈액내 적혈구에 감염하여 무성생식과정을 통하여 빠르게 증식한다. 이 과정에서 적혈구는 파괴되며, 모기의 흡혈을 통하여 새로운 숙주로 옮겨가게 된다¹⁾²⁾. 

장내에서 번식하는 박테리아 (출처: )

플라스모디움 팔시파름(Plasmodium falciparum)의 oligonucleotide microarray 연구에 따르면, 분열생식포자에서는 분열소체의 적혈구 감염에 필요한 유전자들이 다수 발현된다³⁾. 분열소체 표면단백질(MSP1, MSP4, MSP5, MSP6)들과 적혈구 결합단백질(EBA 175, EBL1), 또한 적혈구내에서 위치설정이 중요한 actin, myosin, cAMP-dependent PKA와 phosphorylase들이 주로 발현된다. 반면 영양체에서는 주로 단백질합성에 필요한 리보솜단백질, 아미노아실 tRNA 합성효소(aminoacyl tRNA synthetase), 번역인자(translation factor) 등의 유전자들이 주로 발현된다. 이러한 결과는 영양체시기에는 주로 세포의 생장이 주로 일어나는 시기이며 분열생식포자 단계는 분열소체의 성숙화가 진행되는 단계임을 시사하고 있다.

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노현수/경상대학교

석영재/서울대학교

1. Glushakova, S., Yin, D., Li, T., and Zimmerberg, J. 2005. Membrane transformation during malaria parasite release from human red blood cells. Curr. Biol. 15, 1645–1650.
2. Cowman, A.F. and Crabb, B.S. 2006. Invasion of red blood cells by malaria parasites. Cell 124, 755–766. 
3. Bozdech, Z., Zhu, J., Joachimiak, M.P., Cohen, F.E., Pulliam, B., and DeRisi, J.L. 2003. Expression profiling of the schizont and trophozoite stages of Plasmodium falciparum with a long-oligonucleotide microarray. Genome Biol. 4, R9.