섬모

섬모는 다양한 미생물에 존재하며 편모와 함께 운동을 담당하는 기관으로 미생물이 유영운동을 통해 운동을 할 수 있게 한다. 운동성은 미생물의 생존을 위해 매우 중요한 요소인데 섬모의 유영운동을 통해 얻은 운동성으로 원하는 서식지나 원하는 영양분, 또는 광원을 향하여 이동할 수 있기 때문이다. 섬모의 구조는 절단면상으로는 편모와 비슷하며 튜불린으로 구성된 9쌍의 미세소관 다발이 축사라고 불리는 중앙미세소관 한쌍을 둘러싸고 있는 형태를 띄며 ‘9+2’구조라 불린다.

균체 주위에 섬모와 편모를 갖는 주모균 그림 (출처: gettyimagesEDGE 128587866)

목차

섬모의 횡단면을 보면 기본적으로 편모의 구조와 비슷한데 섬모 각각은 튜불린으로 구성된 9쌍의 미세소관 다발이 중앙미세소관(축사)을 둘러싸는 구조를 하고 있다. 중심부분에 두 개의 중앙미세소관을 중심으로 9개의 융합된 미세소관이 둘러싸는 구조를‘9+2’구조라고 한다. 섬모의 긴 축을 따라서 교차 결합된 단백질들이 미세소관들과 중앙의 두 미세소관을 연결해 준다. 이러한 구조는 섬모로 인한 세포의 운동에 필수적으로 작용한다. 섬모의 운동성에 매우 중요한 디네인이라 하는 운동단백질에 의해 활주운동이 이루어 지며 디네인 운동단백질은 이중미세소관을 서로 미끄러지게 함으로써 운동을 유도하고 넥신이라는 단백질이 이중관을 지지하기 때문에 섬모가 휘어지는 운동이 가능하게 한다.¹⁾

섬모의 운동에 있어서 디네인이라 불리는 운동단백질은 필수적이다. 처음에 많은 과학자들이 섬모의 횡단면을 봤을 때 축사 안에 이중 미세소관이 서로 반대방향으로 미끌어진다는 사실을 밝히고 나서 이중미세소관을 서로 연결해주는 단백질인 디네인에 대해 연구하기 시작했다. 이러한 디네인 단백질이 축사의 운동단백질로서 기능을 한다는 근거는 많이 보고되고 있다. 예를 들면 섬모나 편모는 ATP를 가수분해하여 에너지를 얻는 ATPase를 통해 운동성이 유지되는데 이 ATP는 디네인이 운동단백질로써 역할을 할 수 있는 주요한 에너지원이다. 또한 고농도의 염으로 디네인 단백질의 구조에 손상을 주었을 때 ATP의 가수분해가 줄어들어서 미세소관의 운동능력이 감소할 뿐만 아니라 축사의 운동 능력이 절반 정도 손실된다. ¹⁾²⁾

·  섬모와 편모는 다양한 미생물에 존재하면서 세포의 운동성에 관여하며 유영운동을 도와준다. 미생물들은 섬모를 통해 빠르게 움직일 수 있는데 이러한 운동성을 통해서 세포의 생존에 많은 도움을 준다. 예를 들면 어떤 영양분이나 광원을 향해 이동함으로써 세포가 정상적인 물질대사를 할 수 있도록 한다.¹⁾

·  진핵생물에 존재하는 섬모는 호흡기와 같은 상피세포에서 먼지나 이물질을 제거해주는 역할을 하며, 각종 병원균의 감염이나 독소로 인한 염증을 억제하는 역할을 한다. 실제로 몇몇 호흡기 질병의 경우 과도한 점액 생성으로 인해 섬모가 기능을 못해서 발생하는 경우가 있다.¹⁾

섬모와 편모의 9 + 2 구조 (그림: 한승현/서울대)

섬모와 편모는 다양한 미생물에 존재하면서 세포의 운동성에 관여하며 유영운동을 도와준다. 섬모충은 섬모로 뒤덥힌 생물 종으로 단세포 생물이다. 섬모충은 섬모를 통해 운동성을 갖는 형태에 따라서 줄형태나 다발형태로 존재한다. 짚신벌레(Paramecium genus)는 표면에 전체적으로 섬모가 덮혀 있는 대표적인 생물종이다. 짚신벌레는 표면에 전체적으로 덮혀 있는 섬모를 통해서 운동성을 가지며 작은 물질을 섭취하고 소화해서 음식을 얻는데 역할을 하기도 한다. 이 미생물은 액포 형태로 포식작용을 하는데 이때 섬모가 미생물의 액포로 물질을 이동시켜서 포식작용을 돕기도 한다. 이렇게 섭취한 액포로 다양한 소화효소들을 분비해서 소화를 통해 영양분을 흡수한다. 섬모충들 중에서는 동물에 기생을 하는 생물종도 있다. Balantidium coli는 원충의 한 종류인데 주로 가축의 내장에 존재하는 기생충이며 음식이나 물로 사람에게 감염될 경우 바란티디움증이라는 질병을 일으키기도 한다.³⁾⁴⁾

편모(flagella), 활주운동성(gliding motility)

한승현/서울대학교

이창로/명지대학교

1. 한국미생물학회. 2017. 미생물학. 범문에듀케이션. p. 81, 82, 83
2. Michael T. Madigan, John M. Martinko, David A. Stahl, David P. Clark. 2010. Brock Biology of Microorganisms (13th Edition). Benjamin Cummings. p. 622, 839, 618, 619
3. Robert W. Bauman. 2011. Microbiology with diseases by taxonomy (3th Edition). Pearson. p. 4, 80
4. Małgorzata Kurkowiak, Ewa Ziętkiewicz, Michał Witt. 2015. Recent advances in primary ciliary dyskinesia genetics. J. Med. Genet. 52, 1–9.