라미닌

라미닌(laminin)은 기저막(basement membrane)의 주요성분으로 알파, 베타, 감마의 세 개의 폴리펩티드(polypeptide)로 구성되어 있다. 라미닌은 세포와 콜라겐(collagen) 등의 세포외 기질(extracellar matrix)과의 결합에 관여하여 세포의 생존, 분화(differentiation), 이동, 조직의 형태 유지 등에서 매우 중요한 역할을 한다.  

목차

콜라겐(collagen)이 세 개의 폴리펩티드가 감겨서 단백질을 구성하는 것처럼 라미닌도 세 개의 폴리펩티드 단위들이 서로 감겨서 하나의 라미닌 단백질을 형성한다. 이렇게 세 개의 폴리펩티드가 이루어진 꼬인 코일(coiled coil)구조를 구성하기 위해서 7개의 아미노산으로 구성된 서열이 반복되어서 사용되고, 이들 구성성분 간에는 많은 비공유결합과 이황결합(disulfide)과 같은 공유결합에 의해서 안정화 된다.

라미닌은 일부 서열만 꼬인 코일(coiled coil)에 사용되고, 각 구성성분은 코일 밖으로 뻗어나온 팔구조를 통해서 십자가 모양을 만들어낸다. 그리고 각 뻗어나온 부분들은 여러 단백질과 결합하는 부분으로 사용된다(그림 1).

그림 1. 라미닌의 구조 (출처: 한국분자·세포생물학회)

기저막(basement membrane 혹은 basal lamina)은 매우 얇고 질기며 유연한 막으로 상피조직(epithelial tissue)의 구성에 필수적이다. 기저막은 몸에서 차지하는 부피가 크지는 않지만, 몸에서 조직 구조를 만드는데 지대한 역할을 한다. 기저막의 두께는 40~120nm이며, 기저막은 상피 조직들과 결합 조직(connective tissue)을 구분해 주고 이들 조직들 간의 물리적 결합을 가능하게 한다. 기저막의 기계적인 역할은 매우 중요하며, 상피의 바깥조직인 표피(epidermis)의 강도는 결합조직인 진피(dermis)와 기저막의 결합에 의한 조직의 강도에 의해서결정이 된다.

이들 기저막의 주요성분으로 라미닌과 4번 타입 콜라겐(Type 4 collagen)을 들 수 있다. 이 외에도 니도겐(nidogen)과 펄리컨(perlecan)등이 기저막을 구성하게 된다. 라미닌은 기저막의 주요성분 중의 하나로 체외(in vitro)에서도 스스로 조립되어 망(matrix)구조를 만들 수 있다. 라미닌이 십자가 모양을 이룰 때, 뻗어나온 구조를 이용하여 다른 단백질들과 결합하고 기저막을 만들어내게 된다. 라미닌의 여러 부분은 콜라겐, 인테그린, 펄리컨, 니도겐 등의 여러 기적막의 구조단백질들과 결합하며, 라미닌 단백질끼리의 자가결합도 가능하다. 일반적으로 라미닌 끼리 결합한 일차적 막 구조체에 여러 단백질이 결합하게 되는데, 이중 라미닌과 세포의 인테그린(integrin)과 결합이 중요하다.

상피세포들은 기저막과 반결합체(hemidesmosome)를 이용해서 결합하게 된다. 반결합체에는 인테그린(integrin) 단백질들이 위치하고, 인테그린은 라미닌과 결합하며 라미닌은 기저막내의 콜라겐과 결합하여 기저막과 상피 세포가 결합하는 구조를 만들어낸다 (그림 2). 

그림 2. 라미닌과 반결합체의 결합 (출처: 한국분자·세포생물학회)

라미닌은 매우 다양한 종류의 세포외 기질로써 척추동물과 무척추동물에서 모두 발현하고 있으며, 라미닌 단백질 간의 유사성이 매우 낮아서 라미닌은 진화적으로 매우 오래된 유전자로 생각되고 있다. 라미닌 유전자는 히드라 불가리스(Hydra vulgaris)라는 무척추동물에서 하나의 유전자가 발견되는 데, 이 유전자가 라미닌의 원형 유전자(ancestral gene)와 유사할 것으로 생각하고 있다.

라미닌은 알파, 베타, 감마 세 개의 폴리펩티드로 구성되어 있으며, 사람과 쥐에서는 5개의 알파 폴리펩티드, 3개의 베타 폴리펩티드, 3개의 감마 폴리펩티드가 알려져 있다. 모든 폴리펩티드 체인은 당화(glycosylation)되어 있다. 라미닌 삼량체(trimer)는 세 개의 폴리펩티드의 조합에 따라서 이론적으로는 100개 이상의 서로 다른 삼량체가 만들어질 수 있지만, 현재까지 16개의 삼량체가 알려져 있으며, 이름은 α3β2γ2 등으로 표시하거나 라미닌-322 (α3, β2, γ2)등으로 표시한다.

기저막(basement membrane), 세포외 기질(extracellar matrix), 반결합체(hemidesmosome), 인테그린(integrin), 콜라겐(collagen)

1. Bruce Alberts et al (2014) Molecular Biology of The Cell

2. George Plopper (2011) Principles of Cell Biology

3. Monique Aumailley at al (2005) A simplified laminin nomenclature. Matrix Biology 24(5):326-332